[發明專利]單層及多層微納結構圖形試樣跟蹤裝置及方法在審
| 申請號： | 202111114317.4 | 申請日： | 2021-09-23 |
| 公開（公告）號： | CN113899738A | 公開（公告）日： | 2022-01-07 |
| 發明（設計）人： | 劉星;魏勁松;許孝忠 | 申請（專利權）人： | 中國科學院上海光學精密機械研究所 |
| 主分類號： | G01N21/84 | 分類號： | G01N21/84;G01N21/01 |
| 代理公司： | 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317 | 代理人： | 張寧展 |
| 地址： | 201800 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 單層 多層 結構 圖形 試樣 跟蹤 裝置 方法 | ||
1.單層及多層微納結構圖形試樣跟蹤裝置，其特征在于，包括物鏡(21)、線陣CCD(2)、面陣CCD(7)、成像透鏡(10)和分光元件(5)，所述的線CCD(2)到成像透鏡(10)的距離，與所述的面CCD(7)到成像透鏡(10)的距離均等于該成像透鏡(10)的焦距，且所述的線CCD(2)到分光元件(5)的距離與面CCD(7)到分光元件(5)的距離相同；所述的面陣CCD(7)探測的最大光斑直徑為dmax,最小光斑直徑為dmin；
所述的線陣CCD(2)的分辨率為n×1，所述的面陣CCD(7)的分辨率為p×q，且p≥n，q≥n；
入射光經所述的物鏡(21)匯聚后，照射在微納結構圖形試樣(22)上，經該微納結構圖形試樣(22)反射，反射光經成像透鏡(10)成像、經分光元件(5)分束后，分別由所述的線陣CCD(2)和面陣CCD(7)清晰成像，且所述的物鏡(21)與微納結構圖形試樣(22)的距離能確保所述的面陣CCD(7)的光斑直徑
2.根據權利要求1所述的單層及多層微納結構圖形試樣跟蹤裝置，其特征在于，還包括用于物鏡(21)移動的壓電陶瓷(20)和用于微納結構圖形試樣(22)移動的位移臺(23)，該壓電陶瓷(20)和位移臺(23)分別與控制器(24)相連，以及用于給微納結構圖形試樣(22)照明的照明模塊(1)。
3.一種單層及多層微納結構圖形試樣的跟蹤方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：
步驟①構建跟蹤光路：包括照明模塊(1)、線陣CCD(2)、計算機(3)、第一光闌(4)、分光元件(5)、第二光闌(6)、面陣CCD(7)、激光器(8)、分光棱鏡(9)、成像透鏡(10)、第三反射鏡(11)、擴束鏡(12)、衰減片(13)、1/2波片(14)、第一反射鏡(15)、偏振分光棱鏡(16)、1/4波片(17)、第二反射鏡(18)、粗調電機(19)、壓電陶瓷(20)、物鏡(21)、供微納結構圖形試樣(22)放置的位移臺(23)和控制器(24)；
所述照明模塊(1)發出白光依次經過所述分光棱鏡(9)、第一反射鏡(15)、偏振分光棱鏡(16)、1/4波片(17)、第二反射鏡(18)和物鏡(21)后，入射到微納結構圖形試樣(22)，經該微納結構圖形試樣(22)反射后，沿原光路返回，依次經所述的物鏡(21)、第二反射鏡(18)、1/4波片(17)、偏振分光棱鏡(16)和第一反射鏡(15)后，入射到所述分光棱鏡(9)，經該分光棱鏡(9)反射后，依次經所述的成像透鏡(10)和第三反射鏡(11)后，入射到所述的分光元件(5)，經該分光元件(5)分為反射光束和透射光束，所述的反射光束經第二光闌(6)入射到面陣CCD(7)，所述的透射光束經第一光闌(4)入射到線陣CCD(2)；
所述的激光器(8)發出激光，依次經所述的擴束鏡(12)、衰減片(13)、1/2波片(14)、偏振分光棱鏡(16)、1/4波片(17)、第二反射鏡(18)和物鏡(21)后，入射到微納結構圖形試樣(22)，經該微納結構圖形試樣(22)反射后，沿原光路返回，依次經所述的物鏡(21)、第二反射鏡(18)和1/4波片(17)后，入射到所述的偏振分光棱鏡(16)，經該偏振分光棱鏡(16)反射后，經所述的第一反射鏡(15)入射到所述的分光棱鏡(9)，經該分光棱鏡(9)反射后，依次經所述的成像透鏡(10)和第三反射鏡(11)后，入射到所述的分光元件(5)，經該分光元件(5)分為激光反射光束和激光透射光束，所述的激光反射光束經第二光闌(6)入射到面陣CCD(7)，所述的激光透射光束經第一光闌(4)入射到線陣CCD(2)；所述的線陣CCD(2)、面陣CCD(7)、位移臺(23)、控制器(24)與所述計算機(3)進行通訊；線陣CCD(2)、壓電陶瓷(20)、位移臺(23)與控制器(24)實時通訊；
步驟②將微納結構圖形試樣(22)放置于位移臺(23)上，控制壓電陶瓷(20)運動到中間行程，通過粗調電機(19)使得微納結構圖形試樣(22)的第一層表面在面陣CCD(7)中清晰成像，并設該點為該層焦點位置；
步驟③控制壓電陶瓷(20)上下運動lμm，找出面陣CCD(7)探測到的最大光斑直徑dmax與最小光斑直徑dmin，計算出中間位置的光斑直徑控制壓電陶瓷(20)回到中間行程，調節擴束鏡(12)使得面陣CCD(7)中激光光斑直徑為d，控制壓電陶瓷(20)上下運動lμm,運動分辨率2nm，完成激光光斑直徑與離焦距離的數據標定,繪制激光光斑直徑與離焦量的擬合曲線；
步驟④通過線陣CCD(2)采集激光光斑直徑數據，然后結合激光光斑直徑與離焦量擬合曲線，得出當前位置的離焦量，控制壓電陶瓷(20)實時自動跟蹤；
步驟⑤控制位移臺(23)做掃描運動，完成微納結構圖形試樣(22)第一層表面自動跟蹤，控制粗調電機(19)移動到微納結構圖形試樣(22)的各層，依次完成微納結構圖形試樣(22)的各層自動跟蹤。
4.根據權利要求3所述的單層及多層微納結構圖形試樣的跟蹤方法，其特征在于，所述的微納結構圖形試樣(22)為微納光學器件、多層微納存儲器，無任何結構的光刻片。
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