基于粗对准与精对准信号分开探测的对准系统

提出了一种用于光刻装置的对准系统。该对准系统所用的标记包含多个相位子光栅。其中,标记±1级衍射光的光强信息用于产生粗对准信号。在粗对准信号上,通过峰值检测和信号拟合获得最大峰值点,该峰值点即为粗对准位置。同时,在另一光路中,精细子光栅的±1级衍射光的光强信息用于产生精对准信号。利用余弦或正弦曲线对该精对准信号进行拟合,得到一系列的波峰点。距离粗对准位置最近的波峰点即为精对准位置。当精细子光栅的周期足够小时,该对准系统可获得5nm级的重复精度。     

基于莫尔信号的精密位移测量与控制的研究

应用光衍射理论分析了一种纳米级位移分辨率的双级衍射光栅测量系统,建立了衍射莫尔信号与对应位移的数学模型,并通过计算机仿真对莫尔信号的位移特性进行了研究。在此基础上构建了一套精密位移测量与控制装置,取差动零次激光莫尔信号为控制信号,由微机控制实现高精度位移检测及全自动精密定位。实验结果表明,基于激光莫尔信号的精密检测与控制装置可获得得5nm的位移分辨率及±0.4μm的定位精度。     

在s~(1/2)=4.03GeV的e~+e~-湮没中D_s~+单标记的研究及D_s~+D_s~-对产生截面的测定

利用北京正负电子对撞机 (BEPC)和北京谱仪 (BES) ,基于在质心系能量s=4.0 3GeV的e+ e-湮没中 ,D+ s 单标记的分析结果 ,测定了D+ s →K 0 K+ 和D+ s →K0 K+ 衰变的分支比。其结果Br(D+ s →K 0 K+ ) =(3.0 2± 0 .94±0 .91) % ,Br(D+ s →K0 K+ ) =(3.2 8± 1.2 2± 0 .94) %与世界平均值在误差范围内一致 .用π+ ,K 0 K+ ,K0 K+ 作为单标记 ,共观测到 94± 13个D+ s 事例 ,测得在e+ e-湮没中D+ s D-s 对产生的截面为σprodD+s D-s =45 1± 6 3± 118pb .     

在s=4.03GeV的e+e－湮没中Ds+单标记的研究及Ds+Ds－对产生截面的测定

利用北京正负电子对撞机(BEPC)和北京谱仪(BES),基于在质心系能量s=4.03GeV的e+e–湮没中,D+s单标记的分析结果,测定了D+s→K0K+和D+s→K0K+衰变的分支比.其结果Br(D+s→K0K+)=(3.02±0.94±0.91)%,Br(D+s→K0K+)=(3.28±1.22±0.94)%与世界平均值在误差范围内一致.用π+,K0K+,K0K+作为单标记,共观测到94±13个D+s事例,测得在e+e–湮没中D+sD–s对产生的截面为σprod D+s D–s=451±63±118pb.     

楔块调整式Talbot干涉仪改变写入Bragg波长的调谐误差

在楔块调整式Talbot干涉仪中,光纤Bragg光栅的写入区为直接由相位模板衍射的±1级衍射光束形成的干涉条纹的近场干涉区,和由±1级衍射光束经两平面镜反射后形成的可调谐写入Bragg波长的干涉条纹的远场干涉区。在改变写入光纤光栅Bragg波长的过程中,光纤光栅的Bragg波长是由平面镜的交叉角决定的,而且,影响调谐精度的三种主要因素被控制在光纤光栅生产允许的范围内,即推动机构的位移误差系数Cd为～-0.08nm/μm,楔块的倾斜误差系数Cα为-0.15～0.23nm/(′),和转动机构的传动角误差系数Cβ为～-0.08nm/(′)。     

基于偶联剂技术的光纤光栅压力传感实验研究

报道了利用偶联技术封装光纤光栅压力传感器的新方案.通过采用特殊聚合物材料将光纤光栅封装于金属管中，并采用偶联材料分别与聚合物和光纤以化学键偶联的工艺，解决了由于有机弹性体聚合物的弹性模量（1.2×105 N/m2）与光纤光栅的弹性模量(7×1010 N/m2)相差很大，在压强较大时易导致光纤光栅与聚合物材料之间的撕裂滑脱问题，改善了光纤光栅压力响应特性.封装后的光纤光栅压力的线性测量范围为0.04 MPa~0.6 MPa，压力响应灵敏度为－4.48 nm/MPa，与裸光栅压力响应灵敏度－0.003063 nm/MPa相比，增敏了1463倍.利用实验中所使用光谱仪0.05 nm的分辨率，压强测量准确度为±0.01 MPa，线性度为0.9978.     

高精度绝对式光电轴角编码器

本文介绍高精度绝对式19-bit、21-bit光电轴角编码器的工作原理、具体结构、精度和可靠性等.采用移相电阻链细分和分段多次校正的方法对提高绝对式编码器的分辨率、精度和可靠性是有效的手段之一.检测结果:19-bit编码器的分辨率准确度σ=±0.6″ ,测角准确变σ=±1.2″;21-bit编码器的分辨率准确度σ=±0.2″,测角准确度,σ=±0.62″.其中,19-bit绝对式编码器早已用于光测设备中.     

基于二维结构薄膜的偏振选择相位光栅的研究

利用二维结构薄膜构建了具有偏振选择特性的新型相位光栅,借助严格耦合波分析(RCWA)方法计算了光栅各级衍射强度随入射光波长及入射角的变化,发现在垂直入射情况下,波长600—640 nm范围内,相位光栅对横向电学(TE)模主要产生0级衍射,而对横向磁学(TM)模产生±1级衍射,在波长633nm处,0级衍射光的偏振消光比为109.8,±1级衍射光的偏振消光比为334.6.利用时域有限差分方法对这种相位光栅的偏振分束现象进行了模拟,偏振分离角在玻璃基板内可以达到10°左右,最后模拟了入射角为23°时光栅对不同偏     

光栅周期不一致对莫尔条纹法测量扭转角的影响

为了提高用莫尔条纹法测量扭转角的测量精度,分析了光栅周期不一致对扭转角测量误差的影响。从基于莫尔条纹法测量扭转角的原理出发,论述了光栅周期不一致与测量精度的关系,讨论了引起两光栅周期不一致的两个因素,即光栅刻划误差以及两光栅栅面不平行。理论分析表明,前者是引起光栅周期不一致的主要原因。当两光栅等效周期比值β＜1.001时,在±15′的测量范围内,选择光栅周期为50 μm,莫尔条纹宽度为1 400~1 800 μm时,光栅周期不一致引起的测量误差可以控制在1.6″之内。     

光纤应变、温度、振动同时测量新技术的研究

本文介绍了集成式Bragg光纤光栅(FBG)和非本征型Fabry-Perot干涉腔(EFPI)复合传感器的结构及应用该传感器同时测量静态应变、温度和振动的原理.利用FBG、EFPI和低相干性干涉信号解调方法实现了用一个传感器同时测量三个参量.实验结果表明温度精度达±1℃,应变精度为±20με,振幅分辨率达1nm,测量重复性好.     

Digital moiré fringe measurement method for alignment in imprint lithography

Accurate layer-to-layer alignment, which is of prime importance for the fabrication of multilayer nanostructures in integrated circuits, is one of the main obstacles for imprint lithography. Current alignment measurement techniques commonly involve an image detection process for coarse alignment followed by a grating interference process for fine alignment. Though this kind of two-level alignment system is reasonable for measurement, when it is used in real imprint lithography, it is inconvenient because of the existence of a complex loading system that needs space for alignment. In this study, we propose a fine alignment method using only image detection using grating images and digital moiré fringe technology. In this method, though the gratings are also selected as alignment marks for accurate measurement, they do not interfere with the physics. The grating images captured from the template and wafer are used to measure angular displacement and to form parallel digital moiré fringes. The relative linear displacement between the template and wafer is determined by detecting the spatial phase of parallel digital moiré fringes. Owing to the magnification effect of digital moiré fringes, this method is capable of generating accurate measurements. According to the experimental results, this digital moiré fringe technique is accurate to less than 10 nm. In addition, without a complex grating interference system, this method has the advantage of being easy to operate.     

锥形半导体激光芯片的光刻工艺研究

针对锥形半导体激光器中的脊形波导区宽度较小的问题,对半导体激光芯片制造中的刻蚀标记及刻蚀方法进行了研究。提出对于锥形半导体刻蚀中的脊型区域和锥形区域,采用不同精度的双标记刻蚀方法,细化对脊形波导和锥形波导的刻蚀中的对准问题,并使光刻标在不同的光刻版上相错位排列,在相应光刻版中相互遮挡,反复刻蚀中保证相应的光刻标清晰、完整。刻蚀后的芯片在电流为7 A时获得了中心波长963nm、连续功率4.026 W、慢轴方向和快轴方向激光光束参数乘积分别为1.593 mm·mrad和0.668 mm·mrad的激光输出。     

A modified alignment method based on four-quadrant-grating moiré for proximity lithography

In this paper, we demonstrate a modified coarse-fine alignment scheme designed for proximity lithography. Both wafer alignment mark and mask alignment mark consists of linear grating arrays and “+” bar. Coarse alignment and fine alignment could work together to achieve the perfect alignment. Thereinto, coarse alignment, measured from two superposed “+” bars, guarantees the misalignment across wafer and mask within the measurement range of fine alignment, which is based on moiré fringes formed by the superposition of linear grating arrays. Then we conduct the experiments using a nanometer actuator to drive the wafer alignment mark meanwhile keeping the mask alignment mark motionless, which validates the feasibility and rationality of our designed scheme.     

基于镜像焦面检测对准标记的套刻性能原位测量技术

套刻性能是现代高精度步进扫描投影光刻机的重要性能指标之一。提出了一种基于镜像焦面检测对准标记(简称“镜像焦面检测对准标记”)的光刻机套刻性能原位测量技术。该技术通过对曝光在硅片上的镜像焦面检测对准标记图形进行光学对准,利用标记图形对准位置与理想位置偏差实现套刻性能的原位检测。实验结果表明该技术在进行套刻误差的精确测量的同时还可以全面、定量地计算影响光刻机单机套刻误差的场内参量及场间参量。与目前套刻性能原位测量技术相比,该技术有效地避免了测量精度对轴向像质限制的依赖,简化了光刻机整机性能检测的过程。     

星载离轴多光谱相机焦平面的装调与检测

针对某离轴多光谱相机焦平面高精度的装调要求,设计了焦平面组件,阐述了装调、检测的仪器设备和方法。首先将焦平面组件安装至镜头,测量并解算出CCD光敏面的角度和位移偏差,接着根据偏差确定调整垫修研量,进行初次修垫并重新安装,然后利用调整工装微调CCD姿态至满足指标要求,调整垫处打销钉定位,最后根据拟合出的最佳焦平面位置再次修研调整垫,利用销钉复位完成装调工作。检测结果表明,相机的CCD光敏面相对于设计焦平面三维角度偏差分别为Δα=-6.7″,Δβ=1.9',Δγ=13.2″,三维位移偏差分别为Δx=-0.004 mm,Δy=0.006 mm,Δz=-0.070 mm,相机四谱段、全视场MTF优于0.25,满足设计和装调要求。测量和解算误差分析表明,所用的设备与方法能够满足装调精度的要求,可以为此类相机的研制提供一定的技术参考。     

基于叠栅条纹的光刻对准理论分析及标定方法

在线光栅用于纳米光刻对准理论的基础上,为实现光栅方向的标定和掩模硅片对准,提出一种利用相位斜率消除角位移的新方法,并给出线光栅标记及其对准原理。在对准前,掩模对准标记和硅片对准标记存在角位移,重点讨论了此种情况下叠栅条纹的特性以及与光栅物理参数的关系,并给出了相应的计算公式。基于傅里叶频域分析法,对叠栅条纹频率成分与条纹的关系做了简要分析。利用提取叠栅条纹行列方向的一维相位,通过数据拟合,得出了相位斜率与角位移的内在关系,实现了条纹方向的标定。模拟实验结果表明,该方法简单可靠,可分辨的最小角位移低于0.02°。     

SINS初始对准中光纤陀螺EMD滤波

为了实现低成本SINS初始对准,降低对准过程复杂程度,提高系统对准精度,缩短对准时间,本文引入了EMD滤波技术。首先,采集IMU输出信号,根据EMD算法将信号分解为IMF簇,按照CMSE标准对信号进行重构,完成信号滤波处理;接着,按照AR模型对经EMD滤波前后的数据噪声进行建模;然后,分别利用原始信号和EMD降噪后信号进行SINS姿态粗对准;最后,根据IMU模型和SINS误差模型,采用零速对准方式,完成SINS精对准。实验结果表明:经EMD降噪后的信号粗对准精度为1.3°,精对准精度为0.87 mrad,精对准收敛时间为200 s。     

Optical testing of star sensor (II): Alignment of star sensor from off-line pictures taken in orbital test

Alignment error of an image sensor relative to the optical axis of a star sensor head and alignment errors between four heads were calculated from pictures taken in an orbital experiment. When comparing the image sensor alignment parameters in the orbital test and a ground test, both values matched well. By determining the relative relationship of the four heads using four pictures taken at the same moment in orbit and uploading the parameters to the star sensor system in orbit, the estimated attitude error was improved from 0.29 to 0.17°, though the accuracy was limited by the ±0.2° determination accuracy of the satellite itself. We estimated the attitude determination accuracy from separation angles between boresights of the four heads, calculated from pattern matching between downloaded pictures and a star catalogue. The estimated accuracy, in terms of potential optical performance, was 0.60 arcmin at 3σ, which is sufficient to satisfy the specification of 1 arcmin.