1 中国科学院 高能物理研究所，北京 100049
2 散裂中子源科学中心，广东 东莞 523803
随着粒子加速器对束流的精确控制要求越来越高，对工程控制网的设计与测量提出了更高的要求，详细介绍了高能同步辐射光源（HEPS）工程测量首级地面控制网的布设及测量方案。地面控制网永久点标志布设于粒子加速器建筑隧道内，通过垂直通视孔与架设在线站大厅顶面的仪器铅锤对中，并形成平面互相通视的观测条件，实现了平面测站和坐标的联系传递；高程方向采用水平通视孔及门窗通视的方式实现水准测站和高程坐标的联系传递。由此构成了立体化通视与观测结构，这在国内同步辐射光源建设中有独特之处，有力保证了加速器轨道的精确控制。平面控制网分别采用GNSS控制网和全站仪边角网测量的方案，高程控制网采用室内隧道地面和室外地面水准测量的方案。在加速器隧道设备安装前进行了两次地面控制网测量，数据处理采用平面+高程的模式平差。经过不同测量方案的对比来验证测量过程的正确性，同时对比两次控制网的测量结果来验证可靠性。平均点位标准偏差为2 mm，反映测量成果的精确可靠，满足后续二级隧道控制网测量及设备安装准直需要。HEPS对永久控制点的稳定性提出了很高的要求，通过优化设计和特殊施工，在狭窄隧道空间内成功建设了超高、超细、高稳定的基岩隔空桩，为储存环构成了稳固的三维永久控制点，为长期监测束流轨道的稳定性提供了基准，为后续同步辐射光源建设提供了借鉴。
控制网 GNSS测量 水准网 投影变形 控制网平差 control network GNSS survey leveling net projection deformation control net adjustment 强激光与粒子束
2023, 35(11): 114003
陆军工程大学军械士官学校, 湖北 武汉 430074
针对车载雷达伺服系统受损后的快速调平需求, 设计了一种便携式车载雷达精准调平系统。该系统采用四站式液压系统作为承载结构, 通过基于PLC的模糊PID算法控制电磁换向阀, 利用自密封快速活接液压缸以实现车载平台调平系统快速升降; 利用双精度倾角传感器反馈平台X-Y轴精度, 通过缸体两端的进出电动调节阀控制液压缸的微调精度, 以实现车载雷达的精确调平; 采用压力传感器进行虚腿判断, 以提高四点式支撑系统的响应速度和稳定性。测试结果表明, 该系统具有抗干扰能力强、升降与调平速度快、稳定性高、精度高等优点, 符合战时快速部署的要求。
便携式 调平控制系统 四站式液压 可编程逻辑控制器 精确调平 portable leveling control system four-station hydraulic PLC precise leveling
强激光与粒子束
2022, 34(12): 124003
李世光 1,2,3,*†郭磊 1,2,3,**†曾海峰 1,2,3戢逸云 1,2,3[ ... ]肖燕青 3
1 中国科学院大学集成电路学院，北京 100049
2 中国科学院微电子研究所成果转化部，北京 100029
3 江苏影速集成电路装备股份有限公司，江苏 徐州 221300
光刻技术中的聚焦控制对曝光质量有直接的影响。曝光过程中，为保证良率，曝光区域需要时刻处于焦深范围内。通过建立数学模型，探讨了光刻机系统总离焦量与产品良率的关系，而光刻机的总离焦量又是多种离焦误差共同作用的结果。研究了先进的双工件台光刻系统和应用于掩模板制造的数字微反射镜装置光刻系统的工作流程，分析了与聚焦控制密切相关的若干离焦误差。在诸多误差因素当中，调焦调平传感器对总离焦量有着重要影响，光刻机的聚焦控制很大程度依赖于调焦调平传感器的准确测量。对Canon、Nikon和ASML的调焦调平传感器进行了调研，对比研究各自的传感器原理和结构，为光刻机的聚焦控制分析提供参考。
激光与光电子学进展
2022, 59(9): 0922016
1 中国科学院微电子研究所，北京 100029
2 中国科学院大学，北京 100049
光刻机利用调焦调平测量系统实现对硅片形貌的精密测量，是实现高质量曝光的关键。基于光学三角法实现硅片形貌测量的调焦调平测量技术是目前主流光刻机厂商普遍采用的技术。首先，介绍了光学三角法的测量原理和系统组成。然后，以实现高精度、高速硅片形貌测量为目标，重点分析了调焦调平测量系统的测量方式、工艺适应能力以及相适应成像探测光路涉及的关键技术及演化过程。最后，指出了调焦调平测量系统需要改进和优化之处，以应对极紫外光刻真空环境的要求。
激光与光电子学进展
2022, 59(9): 0922015
1 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对先进光刻调焦调平传感器系统的增益系数工艺相关性开展理论仿真与实验研究。建立了增益系数工艺相关性理论模型,仿真分析了调焦调平传感器增益系数与测量误差随不同光刻工艺材料膜层厚度的变化规律。在自研实验系统上对表面涂覆不同厚度SiO2薄膜的硅片样品进行了实验验证,发现实验与理论仿真得到的增益系数与测量误差随膜层厚度的变化规律一致。仿真与实验研究结果表明,调焦调平传感器的工艺相关性测量误差在SiO2膜层厚度为250 nm和690 nm附近时分别出现约55.9 nm和36.6 nm的误差峰值。采用表面覆盖特定膜层的硅片来标定光刻机调焦调平传感器,可以有效减小增益系数工艺相关性的影响和测量误差。本研究结果对于光刻精密对焦控制、光刻工艺优化具有重要的参考意义。
测量 调焦调平传感器 增益系数 工艺相关性 对焦控制
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
调焦调平系统主要通过光学三角法的测量原理来实现,线阵电荷耦合器件(CCD)具有高帧频和高分辨率等特点,适用于高速且高精度检测的三角法测量。某调焦调平项目要求线阵CCD具有2048个有效像元,5 kHz的行读出频率,为此提出对最大额定读出频率为10 MHz的S11156-2048型线阵探测器进行12.5 MHz超频读出的驱动设计,以满足系统行读出频率的要求。首先从理论上验证超频读出的可行性,然后在电源、时序驱动和模拟前端的设计上展开细致研究,最后使用积分球光源在6.0 MHz的额定频率读出和12.5 MHz的超频读出下对线阵CCD成像系统的光电性能进行对比测试。实验结果表明,S11156-2048型探测器采用12.5 MHz的超频读出设计光电性能没有明显下降,信噪比为54.22 dB,电荷转移效率为0.999974,满足调焦调平系统的成像性能要求。
光学设计 调焦调平 线阵CCD 超频读出 电荷转移效率 信噪比 光学学报
2021, 41(18): 1822001
1 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆400060
2 四川交通职业技术学院, 四川 成都611130
3 中电科技集团重庆声光电有限公司, 重庆401332
针对水平传感器存在较大方位安装误差角会导致调平时间延长的问题, 该文简述了四点调平策略和动态水平传感器工作原理, 建立了坐标矩阵、矩阵转换关系式, 讨论了动态水平传感器的方位安装误差对调平系统的影响。试验结果表明, 通过测试仪器使动态水平传感器的轴系与安装基座轴系平行的方法, 可减小方位安装误差角, 提高系统性能。
动态水平传感器 调平系统 安装误差 dynamic horizontal sensor leveling system installation error
1 中国科学院微电子研究所, 北京 100029
2 中国科学院大学, 北京 100049
调焦调平传感器是光刻机关键分系统之一,用于曝光前对硅片高度形貌进行测量。投影光学系统是调焦调平传感器的核心,其成像质量直接影响传感器测量精度。根据调焦调平传感器的测量原理与像差理论,分析得到投影光学系统放大倍率、畸变、远心度和分辨率对调焦调平系统测量精度的影响规律。为此,优选反射式投影光学系统设计方案,该方案具有结构简单、无色差,畸变小等特点,并利用ZEMAX软件进行设计优化和公差分析,所设计系统工作波长为600~1000 nm,放大率为1.000,视场3 mm×26 mm范围内弥散斑均方根半径小于0.189 μm,调制传递函数为0.74@33 lp/mm,最大畸变为0.0008%,远心度为0.04 mrad。结合目前光机制造和装配能力可知,用于光刻调焦调平的反射式光学投影系统设计可工程实现。
光学设计 调焦调平 反射式 投影光学 光学学报
2020, 40(15): 1522002
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
非球面光学元件在光学系统中的应用日益广泛。非球面点云数据调平坐标变换是非球面检测系统误差分析的一个重要环节。提出了一种基于Zernike多项式拟合的非球面点云数据自动调平方法, 通过计算Zernike多项式X和Y倾斜项系数确定调平旋转矩阵, 通过迭代使其最小化, 最终将点云数据回转轴调整至与坐标Z轴平行, 使得非球面三维点云测量结果可以进行后续三维比对和截面误差分析。通过理论仿真和实验数据测试验证了方法的有效性, 能够将非球面数据倾斜降低到可忽略的程度; 方法计算过程简单, 对于各类非球面和曲面点云数据的调平变换都具有较好的参考意义。
光学测量 非球面 三维点云 调平 坐标变换 Zernike多项式 optical measurement aspherical surface 3D point cloud leveling rigid transformation Zernike polynomials
