本發(fā)明涉及光學技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
要保證運動平臺能夠?qū)崿F(xiàn)周期可調(diào)結(jié)構(gòu)光合成并保證搭載被測樣片沿結(jié)構(gòu)光垂直方向運動，首先需要保證運動平臺和光路中的光束方向之間的相對位置是能夠被觀測和調(diào)節(jié)的，其次要保證運動平臺在動態(tài)移動過程中的方向和光路之間幾何關(guān)系的精度，這些均為運動平臺的安裝增加了難度，使得系統(tǒng)搭建以及儀器裝調(diào)中運動平臺的放置安裝成為重點及難點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本申請實施例通過提供一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置和方法，實現(xiàn)了運動平臺及光路安裝位置的精細調(diào)節(jié)，確保了運動平臺直線軸的運動方向與入射平面相垂直，同時確保了入射光束在同一平面中，且該平面垂直于樣品表面。
本申請實施例提供一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置，包括：基準器件，所述基準器件內(nèi)置連接CCD；
運動平臺，所述運動平臺位于所述基準器件的下方；所述運動平臺包括樣品臺；所述樣品臺為圓形；
其中，所述樣品臺可以沿直線軸運動，所述直線軸經(jīng)過所述樣品臺的圓心并平行于所述運動平臺的長軸方向；所述樣品臺可以沿旋轉(zhuǎn)軸運動；所述樣品臺可以沿Z軸方向上下移動；
調(diào)節(jié)件，所述調(diào)節(jié)件位于所述運動平臺的長軸的兩側(cè)；
螺紋副，所述螺紋副位于所述調(diào)節(jié)件的遠離所述運動平臺的一側(cè)，所 述螺紋副推動所述調(diào)節(jié)件對所述運動平臺的安裝位置進行調(diào)節(jié)；
固定件，所述固定件鎖緊所述運動平臺；
第一反射鏡，所述第一反射鏡接收第一入射光束；
第二反射鏡，所述第二反射鏡接收經(jīng)過所述第一反射鏡反射后的所述第一入射光束，并將所述第一入射光束反射至所述樣品臺上；
第三反射鏡，所述第三反射鏡接收第二入射光束；
第四反射鏡，所述第四反射鏡接收經(jīng)過所述第三反射鏡反射后的所述第二入射光束，并將所述第二入射光束反射至所述樣品臺上。
優(yōu)選的，所述螺紋副的最小位移為0.4um。
優(yōu)選的，所述螺紋副的最小調(diào)節(jié)角度為0.15arc sec。
優(yōu)選的，所述第一反射鏡、所述第二反射鏡、所述第三反射鏡、所述第四反射鏡的最小進給量為7nm。
優(yōu)選的，所述第一入射光束、所述第二入射光束照射至所述樣品臺上的光斑位置調(diào)節(jié)精度為100nm。
本申請的另一方面，提供一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的方法，固定基準器件；所述基準器件內(nèi)置連接CCD；所述基準器件的基準軸在所述CCD上的成像點為基準點，所述基準點位于所述CCD成像的中心；
在所述基準器件的下方放置運動平臺；所述運動平臺包括樣品臺；
所述樣品臺可以沿直線軸運動，所述直線軸經(jīng)過所述樣品臺的圓心并平行于所述運動平臺的長軸方向；所述樣品臺可以沿旋轉(zhuǎn)軸運動；所述樣品臺可以沿Z軸方向上下移動；
所述運動平臺的長軸的兩側(cè)設置有調(diào)節(jié)件；所述調(diào)節(jié)件的遠離所述運動平臺的一側(cè)設置有螺紋副；
通過所述樣品臺沿所述旋轉(zhuǎn)軸和沿所述直線軸的運動，結(jié)合所述樣品臺上的特征點在所述CCD中的成像，以所述基準點為參照物進行判斷，通過交替反復地調(diào)節(jié)所述螺紋副來推進所述調(diào)節(jié)件，實現(xiàn)對所述運動平臺的 安裝位置的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后通過固定件鎖緊所述運動平臺；
通過所述樣品臺沿Z軸方向上下移動，結(jié)合入射光束在所述CCD中的成像，以所述基準點為參照物進行判斷，通過調(diào)節(jié)反射鏡實現(xiàn)對所述光路的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后鎖定所述反射鏡。
優(yōu)選的，所述特征點位于第一樣片上，所述樣品臺搭載所述第一樣片，所述特征點的連線是通過所述樣品臺圓心的直線；
所述樣品臺沿所述旋轉(zhuǎn)軸運動，使得所述樣品臺上的所述特征點的連線與所述運動平臺直線軸的方向平行；
所述樣品臺沿所述直線軸運動，同時觀察所述特征點在所述CCD上的成像，通過交替反復調(diào)節(jié)所述螺紋副，使所述特征點依次通過所述基準點。
優(yōu)選的，所述入射光束包括第一入射光束和第二入射光束；所述反射鏡包括第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡、第四反射鏡。
優(yōu)選的，所述樣品臺搭載第二樣片，所述第二樣片包含至少一條直線；所述直線平行于所述運動平臺的短軸，并在CCD成像中通過所述基準點；
所述第一入射光束經(jīng)所述第一反射鏡和所述第二反射鏡反射后，照射至所述樣品臺上；
所述樣品臺帶著所述第二樣片沿Z軸方向上下移動；
通過反復調(diào)節(jié)所述第一反射鏡和所述第二反射鏡，使所述第一入射光束在所述CCD上的成像點始終沿著所述第二樣片上的所述直線移動。
優(yōu)選的，所述樣品臺搭載第二樣片，所述第二樣片包含至少一條直線；所述直線平行于所述運動平臺的短軸，并在CCD成像中通過所述基準點；
所述第二入射光束經(jīng)所述第三反射鏡和所述第四反射鏡反射后，照射至所述樣品臺上；
所述樣品臺帶著所述第二樣片沿Z軸方向上下移動；
通過反復調(diào)節(jié)所述第三反射鏡和所述第四反射鏡，使所述第二入射光束在所述CCD上的成像點始終沿著所述第二樣片上的所述直線移動。
本申請實施例中提供的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：
在本申請實施例中，提供的一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置和方法能夠保證運動平臺和幾何光路中的光束方向之間的相對位置是能夠被觀測和調(diào)節(jié)的。
進一步的，在本申請實施例中，提供的一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置和方法能夠快速、精準地調(diào)節(jié)好運動平臺以及光路的相對位置。
進一步的，在本申請實施例中，提供的一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置和方法能夠方便快捷地監(jiān)測、調(diào)節(jié)兩個入射光束是否共面。
附圖說明
為了更清楚地說明本實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一個實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實施例提供的一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置的結(jié)構(gòu)圖。
其中，10-基準器件、20-運動平臺、21-樣品臺、30-調(diào)節(jié)件、40-螺紋副、50-固定件、60-第一反射鏡、70-第二反射鏡、80-第三反射鏡、90-第四反射鏡。
具體實施方式
本申請實施例通過提供一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置和方法，實現(xiàn)了運動平臺及光路安裝位置的精細調(diào)節(jié)，確保了運動平臺直線軸的運動方向與入射平面相垂直，同時確保了入射光束在同一平面中，且該平面垂直于樣品表面。
本申請實施例的技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，總體思路如下：
一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置，包括：基準器件，所述基準器件內(nèi)置連接CCD；CCD為電荷耦合元件；
運動平臺，所述運動平臺位于所述基準器件的下方；所述運動平臺包括樣品臺；所述樣品臺為圓形；
其中，所述樣品臺可以沿直線軸運動，所述直線軸經(jīng)過所述樣品臺的圓心并平行于所述運動平臺的長軸方向；所述樣品臺可以沿旋轉(zhuǎn)軸運動；所述樣品臺可以沿Z軸方向上下移動；
調(diào)節(jié)件，所述調(diào)節(jié)件位于所述運動平臺的長軸的兩側(cè)；
螺紋副，所述螺紋副位于所述調(diào)節(jié)件的遠離所述運動平臺的一側(cè)，所述螺紋副推動所述調(diào)節(jié)件對所述運動平臺的安裝位置進行調(diào)節(jié)；
固定件，所述固定件鎖緊所述運動平臺；
第一反射鏡，所述第一反射鏡接收第一入射光束；
第二反射鏡，所述第二反射鏡接收經(jīng)過所述第一反射鏡反射后的所述第一入射光束，并將所述第一入射光束反射至所述樣品臺上；
第三反射鏡，所述第三反射鏡接收第二入射光束；
第四反射鏡，所述第四反射鏡接收經(jīng)過所述第三反射鏡反射后的所述第二入射光束，并將所述第二入射光束反射至所述樣品臺上。
本申請的另一方面，提供一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的方法，固定基準器件；所述基準器件內(nèi)置連接CCD；所述基準器件的基準軸在所述CCD上的成像點為基準點，所述基準點位于所述CCD成像的中心；
在所述基準器件的下方放置運動平臺；所述運動平臺包括樣品臺；
所述樣品臺可以沿直線軸運動，所述直線軸經(jīng)過所述樣品臺的圓心并平行于所述運動平臺的長軸方向；所述樣品臺可以沿旋轉(zhuǎn)軸運動；所述樣品臺可以沿Z軸方向上下移動；
所述運動平臺的長軸的兩側(cè)設置有調(diào)節(jié)件；所述調(diào)節(jié)件的遠離所述運 動平臺的一側(cè)設置有螺紋副；
通過所述樣品臺沿所述旋轉(zhuǎn)軸和沿所述直線軸的運動，結(jié)合所述樣品臺上的特征點在所述CCD中的成像，以所述基準點為參照物進行判斷，通過交替反復地調(diào)節(jié)所述螺紋副來推進所述調(diào)節(jié)件，實現(xiàn)對所述運動平臺的安裝位置的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后通過固定件鎖緊所述運動平臺；
通過所述樣品臺沿Z軸方向上下移動，結(jié)合入射光束在所述CCD中的成像，以所述基準點為參照物進行判斷，通過調(diào)節(jié)反射鏡實現(xiàn)對所述光路的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后鎖定所述反射鏡。
為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術(shù)方案進行詳細的說明。
為了滿足新型晶圓檢測方法的檢測需求，需要采用R-theta-Z電動運動平臺搭載樣片進行掃描檢測，滿足兩束入射光在同一平面中且該平面與運動平臺樣品平面相垂直，同時運動平臺直線軸(R軸)運動方向經(jīng)過樣品平面入射點且與入射平面相垂直。
為了安裝滿足上述條件，本申請?zhí)岢鱿却_定基準點，以其為標準實現(xiàn)運動平臺安裝校正，再進行入射光路調(diào)節(jié)的方法。
具體如下：1、以光學測量系統(tǒng)幾何光路中的基準器件的軸線為基準，結(jié)合運動平臺旋轉(zhuǎn)軸(theta軸)和直線軸(R軸)的運動，通過在幾何光路中安裝的CCD相機對樣品臺上的標記物成像，進行一系列的判斷，再通過調(diào)節(jié)螺紋副推動調(diào)節(jié)件實現(xiàn)運動平臺安裝位置的精細調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)運動平臺與基準器件的軸線調(diào)節(jié)到特定的位置關(guān)系。2、通過在幾何光路中安裝CCD相機對樣品臺上的標記物成像，結(jié)合運動平臺的Z向上下運動，在CCD有限視野內(nèi)進行一系列的成像和判斷，從而將整個幾何光路和運動平臺的運動狀態(tài)聯(lián)系起來，可以推斷出整個幾何光路相對于運動平臺的運動方向之間的位置關(guān)系，通過調(diào)節(jié)螺紋副推動調(diào)節(jié)件實現(xiàn)運動平臺安裝位置的精細調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)運動平臺的運動特征和幾何光路的入射和反射方 向調(diào)節(jié)到特定的位置關(guān)系；通過調(diào)節(jié)反射鏡實現(xiàn)兩束入射光在同一平面中且該平面與運動平臺樣品平面相垂直。
根據(jù)具體調(diào)節(jié)基準的要求，重復上面的單條或兩條調(diào)節(jié)過程，最終將運動平臺固定鎖緊在幾何光路和運動平臺共同的安裝基準之上。
為了說明方便，附圖中隱去了與基準器件有安裝關(guān)系的相關(guān)零件。
如圖1所示，一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置，包括：基準器件10、運動平臺20、調(diào)節(jié)件30、螺紋副40、固定件50、第一反射鏡60、第二反射鏡70、第三反射鏡80、第四反射鏡90。
其中，所述基準器件10內(nèi)置連接CCD。
所述運動平臺20位于所述基準器件10的下方；所述運動平臺20包括樣品臺21；所述樣品臺21為圓形。
所述樣品臺21可以沿直線軸運動，所述直線軸經(jīng)過所述樣品臺21的圓心并平行于所述運動平臺20的長軸方向；所述樣品臺21可以沿旋轉(zhuǎn)軸運動；所述樣品臺21可以沿Z軸方向上下移動。
所述調(diào)節(jié)件30位于所述運動平臺20的長軸的兩側(cè)。
所述螺紋副40位于所述調(diào)節(jié)件30的遠離所述運動平臺20的一側(cè)，所述螺紋副40推動所述調(diào)節(jié)件30對所述運動平臺20的安裝位置進行調(diào)節(jié)。所述螺紋副40的最小位移為0.4um，所述螺紋副40的最小調(diào)節(jié)角度為0.15arc sec。
所述固定件50鎖緊所述運動平臺20。
所述第一反射鏡60接收第一入射光束；所述第二反射鏡70接收經(jīng)過所述第一反射鏡60反射后的所述第一入射光束，并將所述第一入射光束反射至所述樣品臺21上。
所述第三反射鏡80接收第二入射光束；所述第四反射鏡90接收經(jīng)過所述第三反射鏡80反射后的所述第二入射光束，并將所述第二入射光束反射至所述樣品臺21上。
所述第一反射鏡60、所述第二反射鏡70、所述第三反射鏡80、所述第四反射鏡90的最小進給量為7nm。所述第一入射光束、所述第二入射光束照射至所述樣品臺21上的光斑位置調(diào)節(jié)精度為100nm。
一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的方法，固定基準器件10；所述基準器件10內(nèi)置連接CCD；所述基準器件10的基準軸在所述CCD上的成像點為基準點，所述基準點位于所述CCD成像的中心。
在所述基準器件10的下方放置運動平臺20；所述運動平臺20包括樣品臺21。
所述樣品臺21可以沿直線軸運動，所述直線軸經(jīng)過所述樣品臺21的圓心并平行于所述運動平臺20的長軸方向；所述樣品臺21可以沿旋轉(zhuǎn)軸運動；所述樣品臺21可以沿Z軸方向上下移動。
所述運動平臺20的長軸的兩側(cè)設置有調(diào)節(jié)件30；所述調(diào)節(jié)件30的遠離所述運動平臺20的一側(cè)設置有螺紋副40。
通過所述樣品臺21沿所述旋轉(zhuǎn)軸和沿所述直線軸的運動，結(jié)合所述樣品臺21上的特征點在所述CCD中的成像，以所述基準點為參照物進行判斷，通過交替反復地調(diào)節(jié)所述螺紋副40來推進所述調(diào)節(jié)件30，實現(xiàn)對所述運動平臺20的安裝位置的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后通過固定件50鎖緊所述運動平臺20。
其中，所述特征點位于第一樣片上，所述樣品臺21搭載所述第一樣片，所述特征點的連線是通過所述樣品臺21圓心的直線。
所述樣品臺21沿所述旋轉(zhuǎn)軸運動，使得所述樣品臺21上的所述特征點的連線與所述運動平臺20直線軸的方向平行。
所述樣品臺21沿所述直線軸運動，同時觀察所述特征點在所述CCD上的成像，通過交替反復調(diào)節(jié)所述螺紋副40，使所述特征點依次通過所述基準點。
通過所述樣品臺21沿Z軸方向上下移動，結(jié)合入射光束在所述CCD 中的成像，以所述基準點為參照物進行判斷，通過調(diào)節(jié)反射鏡實現(xiàn)對所述光路的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后鎖定所述反射鏡。
所述入射光束包括第一入射光束和第二入射光束；所述反射鏡包括第一反射鏡60、第二反射鏡70、第三反射鏡80、第四反射鏡90。
具體的，所述樣品臺21搭載第二樣片，所述第二樣片包含至少一條直線；所述直線平行于所述運動平臺20的短軸，并在CCD成像中通過所述基準點。
所述第一入射光束經(jīng)所述第一反射鏡60和所述第二反射鏡70反射后，照射至所述樣品臺21上；所述樣品臺21帶著所述第二樣片沿Z軸方向上下移動。
通過反復調(diào)節(jié)所述第一反射鏡60和所述第二反射鏡70，使所述第一入射光束在所述CCD上的成像點始終沿著所述第二樣片上的所述直線移動。
同樣的，所述第二入射光束經(jīng)所述第三反射鏡80和所述第四反射鏡90反射后，照射至所述樣品臺上；
通過反復調(diào)節(jié)所述第三反射鏡80和所述第四反射鏡90，使所述第二入射光束在所述CCD上的成像點始終沿著所述第二樣片上的所述直線移動。
為了更清楚的說明，設置第一基準平面，第二基準平面，第三基準平面。第一基準平面過所述基準器件的基準軸；第二基準平面平行于水平面；第三基準平面過所述基準器件的基準軸；第一基準平面、第二基準平面、第三基準平面互相垂直。
第一步：以光學測量系統(tǒng)幾何光路中的基準器件的軸線為基準，將樣品臺直線軸(R軸)運動方向與第一基準平面調(diào)節(jié)到垂直位置。
調(diào)節(jié)過程：首先讓樣品臺旋轉(zhuǎn)軸處于0度，然后樣品臺沿直線軸方向移動，樣品臺上有一系列的特征點，特征點的連線通過樣品臺半徑。當旋 轉(zhuǎn)軸處于0度時，特征點的連線是平行于直線軸運動方向的，此時觀察樣品臺特征點在CCD上的成像。通過反復調(diào)節(jié)螺紋副，使樣品臺直線軸運動方向垂直于第一基準平面。整個過程需要交替調(diào)節(jié)螺紋副，以便慢慢改變樣品臺的直線軸運動方向和第一基準平面的角度直到垂直。在調(diào)節(jié)垂直的同時，反復調(diào)節(jié)螺紋副，使樣品臺的特征點連線在CCD視野內(nèi)能夠相對于基準點相對平移，最終依次通過圖像上基準點。
第二步：仍然以光學測量系統(tǒng)幾何光路中的基準器件的軸線為基準，通過反復調(diào)節(jié)反射鏡將幾何光路的第一入射光束和第二入射光束分別調(diào)節(jié)到第一基準平面內(nèi)，從而實現(xiàn)幾何光路的第一入射光束和第二入射光束決定的平面過基準器件的軸線，并且垂直于運動平臺上的樣品，同時還垂直于樣品臺的直線軸運動方向。調(diào)節(jié)過程以入射光束在CCD視野里的成像和CCD圖像上的基準點重合為準。
調(diào)節(jié)過程：首先制作一個樣片，樣片上至少應該包含一條足夠長的細直線特征。將樣片放置在樣品臺上，通過樣品臺沿直線軸移動和樣品臺的旋轉(zhuǎn)，使樣片上的直線平行于第一基準平面，并同時通過基準點。此時鎖定樣品臺的直線軸方向和樣品臺旋轉(zhuǎn)方向的運動。然后開啟第一入射光束，此時讓樣品臺帶著樣片沿Z向上下移動，第一入射光束在CCD上的成像點也就相應的會移動。此時反復調(diào)節(jié)兩個反射鏡最終可以使第一入射光束在CCD上的成像點在樣品臺帶著樣片沿Z軸上下移動時，始終沿樣片上的細直線特征移動，始終和其重合，從而保證了幾何光路的入射光束和反射光束決定的平面過基準器件的軸線并且垂直于運動平臺上的樣品，同時還垂直于樣品臺的直線軸運動方向。第二入射光束的調(diào)節(jié)過程和第一入射光束的調(diào)節(jié)過程相同。在調(diào)節(jié)過程中，通過兩個反射鏡的組合調(diào)節(jié)可以實現(xiàn)光束入射角度的調(diào)節(jié)和入射光束的平移，因此通過反復調(diào)節(jié)是可以實現(xiàn)上述要求的。
這個調(diào)節(jié)過程的精度由反射鏡調(diào)節(jié)架的調(diào)節(jié)精度和CCD的像素大小 決定，調(diào)節(jié)機構(gòu)所用電動反射鏡架最小進給量7nm，反應到調(diào)節(jié)樣品表面的位移變化約為100nm，此時調(diào)節(jié)精度取決于光斑中心算法的精度，光斑中心算法會將整個入射光斑在CCD上的成像計算一個理論的中心點，大小為1個像素，使其能夠沿樣片的直線特征移動即達到調(diào)節(jié)要求，當在CCD前方增加適當倍數(shù)的放大物鏡后，調(diào)節(jié)的精度最終會達到100nm左右。
在完成兩步調(diào)節(jié)后，將反射鏡鎖定，同時將運動平臺通過固定件鎖定在安裝基準上。
本實施例能夠保證運動平臺和幾何光路中的光束方向之間的相對位置是能夠被觀測和調(diào)節(jié)的；能夠快速、精準地調(diào)節(jié)好運動平臺以及光路的相對位置；能夠方便快捷地監(jiān)測、調(diào)節(jié)兩個入射光束是否共面。
本發(fā)明實施例提供的一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置和方法至少包括如下技術(shù)效果：
1、在本申請實施例中，提供的一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置和方法能夠保證運動平臺和幾何光路中的光束方向之間的相對位置是能夠被觀測和調(diào)節(jié)的。
2、在本申請實施例中，提供的一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置和方法能夠快速、精準地調(diào)節(jié)好運動平臺以及光路的相對位置。
3、在本申請實施例中，提供的一種運動平臺及光路安裝調(diào)節(jié)的裝置和方法能夠方便快捷地監(jiān)測、調(diào)節(jié)兩個入射光束是否共面。
最后所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當中。