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納米|光刻機(jī)（曝光機(jī)）光柵尺國產(chǎn)化開發(fā)技術(shù)分析

機(jī)械納米探測(cè)器技術(shù)分析

納米|光刻機(jī)（曝光機(jī)）光柵尺國產(chǎn)化開發(fā)技術(shù)分析

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1、測(cè)量形式：透射式光柵我們將采用封裝在兩個(gè)低膨脹率玻璃基板之間的透射光柵實(shí)現(xiàn)精密位移測(cè)量 。
2. 測(cè)量精度及技術(shù)指標(biāo)是否可以滿足？
通過采用精密光柵和高精度讀頭 ， 測(cè)量精度完全可以滿足 。 具體方案如下：

通過利用兩束激光干涉（如圖 1 所示）在涂有光敏介質(zhì)的低膨脹玻璃基板上刻上周期為 1.6 μm 的光柵 ， 進(jìn)行固化處理后加蓋另一塊低膨脹玻璃基底并進(jìn)行氣密封裝可得到所需光柵尺 。 光柵尺的刻蝕和檢測(cè)將利用納米量級(jí)位移測(cè)量精度的激光干涉位移測(cè)量系統(tǒng)輔助進(jìn)行 。 在保 證激光光源波長的穩(wěn)定性和刻蝕系統(tǒng)的位移精度（納米乃至亞納米量級(jí)）的情況下 ， 可以保 證透射光柵的制造精度 。 這類光柵刻蝕系統(tǒng)過去搭建過 。 【納米|光刻機(jī)（曝光機(jī)）光柵尺國產(chǎn)化開發(fā)技術(shù)分析】圖 1.光柵尺制作原理
在保證透射光柵的制造精度的條件下 ， 利用透射光柵進(jìn)行位移測(cè)量的主要測(cè)量誤差是來自于光柵玻璃基板的厚度的變化帶來的相位誤差 。 我們光柵讀頭將采用類似圖 2 所示的光路結(jié)構(gòu)
（我們的讀頭的光路設(shè)計(jì)將比圖 2 的更簡(jiǎn)單而且性能更好 ， 該設(shè)計(jì)將會(huì)申請(qǐng)專利保護(hù)） 。 激光器 12 發(fā)出的 6mW 的 790nm 的光被分成兩路射入透射光柵 11T 的同一位置 。 這兩路光的一階衍射光被原路反射回去 ， 最后在四個(gè)光電探測(cè)器 133a 133b ， 133c 133d 上形成干涉信號(hào) 。 該干涉信號(hào)的周期是光柵的周期（1.6μm）的 1/4.也就是 0.4μm 。 由于該類設(shè)計(jì)能夠保證兩路光經(jīng)過光柵時(shí)的位置始終相同 。 這使得光柵玻璃基片厚度變化對(duì)兩路光的相位的影響幾乎可以完全抵消 ， 從而獲得好于 1.8°（一個(gè)周期的 1/200）的相位測(cè)量精度 。 0.4μm 周期的 1/200 就是 0.01μm 。 所以測(cè)量精度指標(biāo)完全可以達(dá)到甚至超越 。
光柵尺的熱膨脹系數(shù)是由玻璃（透明陶瓷）基板的熱膨脹率決定 ， 所以通過選取玻璃基底的材料（如碳酸鈉玻璃熱膨脹率是 8x10-6/?C ， ULE? Corning Code 7972 具有 3x10-8 /?C 的超低熱膨脹率 ）可以完全達(dá)到設(shè)置超過技術(shù)指標(biāo)要求的低膨脹率 。
其他技術(shù)指標(biāo)可以通過相應(yīng)的電路和機(jī)械設(shè)計(jì)來滿足 。 這些方面我在英國與包括雷尼紹和空客在內(nèi)的企業(yè)合作時(shí)有豐富的（近 20 年的）經(jīng)驗(yàn)積累 。

 圖 2 ， 讀頭光路原理圖
3、是否能進(jìn)行上機(jī)測(cè)試與尼康系統(tǒng)匹配進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量？我們的光柵尺的板卡將輸出滿足 EIA422 標(biāo)準(zhǔn)的A/B 正交信號(hào) ， 將支持上機(jī)測(cè)試 ， 利用該
A/B 正交信號(hào)能夠把位移信號(hào)傳到控制系統(tǒng) ， 與尼康系統(tǒng)匹配進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量4、如何解決通訊問題？
我們的光柵尺讀頭和板卡之間將用 1 米左右的多芯電纜連接 。 主要用來給讀頭供電和把讀頭的四個(gè)光電探測(cè)器（圖 2 中的 134a 134b 134c134d）的信號(hào)的傳到板卡 。 板卡把光電探測(cè)器的信號(hào)進(jìn)行處理 ， 輸出滿足 EIA422 標(biāo)準(zhǔn)的 A/B 正交信號(hào) 。 該 A/B 正交信號(hào)可以通過多芯電纜與其他系統(tǒng)通訊 。
5、上機(jī)測(cè)試需工程師及開發(fā)人員到現(xiàn)場(chǎng)支持
我們將派工程師和開發(fā)人員將到現(xiàn)場(chǎng)全程支持上機(jī)測(cè)試 。
光柵尺開發(fā)項(xiàng)目框架方案
項(xiàng)目共分為3個(gè)階段:  1.光柵尺系統(tǒng)分析和可行性報(bào)告 （經(jīng)費(fèi)預(yù)算100萬 ， 時(shí)間4個(gè)月）；2. 光柵尺讀頭制作（經(jīng)費(fèi)預(yù)算750萬 ， 時(shí)間18個(gè)月）；3. 光柵尺制作（經(jīng)費(fèi)預(yù)算1500萬 ， 時(shí)間24個(gè)月） 。 預(yù)算估算方法見附錄1 ， 第2、3階段預(yù)算可能會(huì)根據(jù)第1階段的數(shù)據(jù)和分析進(jìn)行調(diào)整 。 各個(gè)階段的具體任務(wù)和時(shí)間分配如下 。1. 光柵尺系統(tǒng)分析和可行性報(bào)告

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