產(chǎn)業(yè)計量為國家微納米位移定位雙溯源鏈路計量研究提供...

國家集成電路微納檢測設(shè)備產(chǎn)業(yè)計量測試中心（上海）為國家微納米位移定位雙溯源鏈路計量研究提供關(guān)鍵技術(shù)支撐

納米位移定位技術(shù)是現(xiàn)代精密工程的基礎(chǔ)，以集成電路領(lǐng)域為例，針對大行程晶圓臺的超精密定位技術(shù)是光刻機中的關(guān)鍵核心技術(shù)之一。在套刻誤差分配中，光刻機晶圓臺的納米定位誤差通常占總套刻十分之一，要求定位精度達到亞納米級別，這對納米位移定位校準(zhǔn)技術(shù)的準(zhǔn)確度和可靠性提出了嚴(yán)格要求。傳統(tǒng)校準(zhǔn)技術(shù)受限于單一溯源鏈路，難以兼顧高精度、大行程與高環(huán)境適應(yīng)性，限制了其在超精密定位領(lǐng)域的應(yīng)用。

針對這一難題，中國計量科學(xué)研究院施玉書研究員團隊，聯(lián)合國家集成電路微納檢測設(shè)備產(chǎn)業(yè)計量測試中心（上海）程鑫彬教授團隊，基于一維鉻納米光柵標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制了光柵衍射干涉法微納米位移定位校準(zhǔn)裝置，為我國微納米位移定位校準(zhǔn)溯源鏈路擴充與能力提升提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。目前雙方聯(lián)合研究成果已發(fā)表于《計量科學(xué)與技術(shù)》。

圖1、微納米位移定位校準(zhǔn)裝置雙溯源鏈路

該研究在原激光干涉法單溯源鏈路的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地引入光柵衍射干涉法，構(gòu)建了雙溯源鏈路。在以激光溯源至波長基準(zhǔn)的溯源鏈路中，采用六自由度激光干涉計量系統(tǒng)測量位移臺X、Y、Z軸的位移和轉(zhuǎn)角，以短鏈的方式極大減小了測量過程中的誤差累積，通過633 nm激光波長實現(xiàn)測量結(jié)果向國際單位制（SI）“米”定義直接溯源。在以光柵柵距溯源至波長基準(zhǔn)的溯源鏈路中，以同濟大學(xué)國家集成電路微納檢測設(shè)備產(chǎn)業(yè)計量測試中心程鑫彬教授團隊研制的國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（一維鉻納米光柵）為核心，基于利特羅結(jié)構(gòu)搭建了光柵干涉儀。該光柵以激光波長作為物理學(xué)基準(zhǔn)，利用原子光刻技術(shù)在納米光柵上制造出與半基準(zhǔn)波長相對應(yīng)的柵距，從而實現(xiàn)柵距的精確定義和直接溯源。當(dāng)光柵在光柵矢量方向上的運動時，衍射光由于多普勒效應(yīng)頻率發(fā)生變化。將±m(xù)級次衍射光合束后，基于差頻干涉原理，光柵每移動1/2柵距的位移，信號相位變化2π，即柵距為光柵位移系統(tǒng)的測量基準(zhǔn)，可直接溯源至“米”定義。

圖2、(a)(b)六軸激光干涉儀實物圖與示意圖，(c)(d)光柵干涉儀實物圖和示意圖

該研究創(chuàng)新性地融合激光干涉法與光柵衍射干涉法兩大量值溯源體系，突破單一量值溯源鏈局限，其雙溯源鏈路均了對中間變量的依賴，實現(xiàn)了直接溯源，減少了誤差積累，降低了對設(shè)備和環(huán)境的要求。該研究為相關(guān)行業(yè)的精密測量提供了標(biāo)準(zhǔn)化、高準(zhǔn)確性的參考依據(jù)，有助于完善我國在微納米定位平臺校準(zhǔn)相關(guān)的計量體系，為微納米定位技術(shù)的發(fā)展提供了重要的技術(shù)支撐。研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃和中國計量科學(xué)研究院基本科研業(yè)務(wù)費重點領(lǐng)域等基金項目資助。

https://news.tongji.edu.cn/info/1003/90709.htm

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