超精密测量是支撑光刻机技术发展的基石

光刻机是尖端装备的珠穆朗玛峰。超精密测量是支撑光刻机产品研发与制造,保证光刻机产品制造精度等级与质量水平的基石。本文综述了光刻机产业的特点与发展趋势。在此基础上,从零部件、分系统、整机集成、整机性能层面阐述了超精密测量对光刻机技术发展的支撑作用。分析了光刻机产品精密能力提升的途径和超精密光刻机产业测量体系建立的必要性,包括管控超精密光刻机产品制造质量的工业测量体系和管控光刻机产品工业测量体系量值准确可靠的计量体系。提出了建设光刻机产业计量测试中心的必要性。

超精密测量技术与仪器工程研究中的几个热点问题

介绍超精密测量技术与仪器工程研究中的几个热点问题 :二维和三维微小内尺度精密和超精密测量技术、超精密三维轮廓与坐标测量技术、无基准三维轮廓测量技术、超精密回转基准和直线基准技术、大输出力、高稳定性超微驱动技术等。这些问题代表了目前超精密测量技术和仪器工程研究的发展趋势 ,优先发展仪器单元技术和解决关键技术是促使仪器工程精度水平迅速提高的关键。

干涉显微镜在超精密测量中的应用

介绍了干涉显微镜测量原理、仪器结构、空间分辨率和测量范围,分析了测量误差产生的原因,通过实验表明:干涉显微镜能够比较真实地反映超光滑表面微观形貌特征。

超精密测量关键技术的研究动态

超精密测量是超精密加工中的重要一环,目前其研究的内容主要涉及光干涉技术、电学测量技术以及扫描探针技术等几个方面,本文主要介绍了几种测量技术的工作原理、设备技术等方面的研究及进展情况。

一种用于伺服录写装置的超精密测量、定位系统

给出了一种伺服录写装置定位系统的实现方法，讨论了计算机控制下的超精密测量系统．给出了高数传率的并行十六位接口电路，分析了影响测量精度的因素，研究结果表明，系统测量精度为０．

精确到纳米!我超精密测量技术冲破“封锁线”

南极天文望远镜、空间引力波探测装置、极大规模集成电路制造装备、光刻机……这一系列关键装备的加工制造,都需要依靠超高精度的测量仪器对大量光学元件的各项参数进行测量。以往,超精密测量技术受到国外封锁,成为制约高端装备制造发展的瓶颈问题。由上海理工大学光电学院庄松林院士领衔的韩森教授团队与苏州慧利仪器有限责任公司共建联合实验室所研发的国产化高端产品——数字化激光干涉仪进展顺利。

用三坐标测量机进行超精密测量

一、概述 1.以往的形状检测作为精密测量对象的机械零件大多具有三维形状,以往这些零件的测量与评定仅限于一维的,或实行一维与二维、三维的复合测量。例如,本来具有三维形状的圆柱,其测量项目一般有直径、圆度、圆柱度、轴线与端面的垂直度等。以往在这种情况下,直径用千分尺测量,这就是一维测量;而图1所示的圆度、圆柱度的测量则可说是一维与二维或三维测量的复合。

超精密测量技术动态

始于60年代后期的超精加工技术,如今已在许多领域得以实用化;而超精密测量技术,则是评价超精加工技术的必不可少的手段。

没有超精密测量就没有高端装备制造

谭久彬中国工程院院士,精密测量与仪器工程专家,哈尔滨工业大学仪器科学与技术学科教授、博导,精密仪器工程研究院院长,超精密仪器及智能化工昕部重点实验室主任。高端装备雄踞制造业技术链和价值链的顶端,其最本质的特征是高质量,包括高性能、高稳定性和高可靠性。中国装备制造要实现突破,首先要解决制造质量问题,其关键是能否建立起坚实的技术基础支撑能力,而核心关键是能否首先建立起超精密测量能力。没有超精密测量,就不会有高质量的高端装备制造。

超精密测量技术冲破“封锁线”

南极天文望远镜、空间引力波探测装置、极大规模集成电路制造装备、光刻机……这一系列关键装备的加工制造,都需要依靠超高精度的测量仪器对大量光学元件的各项参数进行测量。以往,超精密测量技术受到国外封锁,成为制约高端装备制造发展的瓶颈问题。近日,由上海理工大学光电学院庄松林院士领衔的韩森教授团队与苏州慧利仪器有限责任公司共建联合实验室所研发的国产化高端产品--数字化激光干涉仪进展顺利。据介绍,该项目研究成果技术难度大、创新性强,取得了多项自主知识产权,部分产品填补国内空白,pV值测量等核心指标及相关技术达到国际领先水平。

面向制造的光学面形超精密测量技术研究进展

超精密测量是光学制造的前提。高精度的光学面形测量仍然遵循零位检验原则,计算机生成全息图(CGH)是自由曲面等复杂面形零位检验所必需的补偿器。为此,面向制造过程,重点论述CGH补偿检验原理及其衍射级次的鬼像干扰、投影畸变校正、测量不确定度与绝对检验问题,探讨CGH补偿检验的局限与应对方法。针对制造过程中产生的动态演变局部大误差的测量难题,论述子孔径拼接测量、自适应补偿干涉测量方法,探讨加工原位干涉测量进展。最后,从超高精度测量与溯源、混合光学零件的宏微跨尺度测量、自主可控面形测量仪器及其原位集成三个方面对光学面形测量技术发展进行展望。

面向极端精度制造的课程多元化教学改革与实践——以“超精密测量技术”课程为例

面向极端精度制造技术快速发展的现状,同时为适应机械制造专业在极端精度制造与检测方面专业技术人才培养的需要,提出了面向极端精度制造的课程教学内容改革,并在教学过程中融合多元化教学方式,采用课堂分组讨论的形式,激发学生的兴趣,通过小组分工实验,以合作使命感引导学生切身感受实验教学内容,培养合作精神与实践操作能力。此外,加强建设学生成绩评定标准,优化课程考核方式,注重过程考核,在教学改革实践中取得了良好的教学效果。

“超精密测量技术”专题前言

超精密测量是指测量精度达到纳米量级的先进测量技术、系统与仪器,是现代科技发展与高端装备制造的基石,涉及物理、材料、光学、机械、电子、控制和算法等多个学科的深度交叉与融合。超精密测量主要以非接触的光学测量方式为主,其涉及干涉、衍射、光谱、偏振和散射等基础效应与测量原理,具有分辨力高、速度快、非破坏、易于集成等优势,一直是超精密测量的重点发展方向。

复合型超精密表面形貌测量仪

研制了基于同一显微镜基体实现原子力探针扫描测量与非接触光学测量两种功能的复合型超精密表面形貌测量仪。分析了基于白光显微干涉原子力探针的测量方法、探针微悬臂变形量与白光干涉条纹移动量的关系以及探针微悬臂测量非线性误差的修正方法,和通过融合垂直扫描系统的位移量和悬臂梁变形量得到了原子力探针的工作方式。研制了三维精密位移系统和基于白光显微干涉的原子力探针测头。采用原子力探针扫描测量对NT-MDT公司生产的扫描探针校准光栅TGZ2_PTB进行了重复性实验,实验显示标准差为0.96nm,相对重复性误差为3.08%。给出了原子力探针扫描测量、相移干涉测量及白光干涉垂直扫描测量的测量实例。实验结果表明,所研制的超精密表面形貌测量仪可用于超精密加工工程表面、光学表面以及微纳几何结构的测量。

高加速度超精密激光外差干涉测量模型

为了精确地描述激光外差干涉在高加速度超精密测量中加速度对位移测量精度的影响机理与规律,建立了高加速度超精密激光外差干涉位移测量模型。通过分析测量棱镜三维运动对多普勒频移的影响,推导出高加速度激光外差干涉位移测量模型。理论分析和仿真实验表明,当测量加速度为9m/s2,匀加速运行的位移为500mm时,由于加速度变化引起的相对论性效应对测量精度的影响为5nm。高加速度超精密激光外差干涉位移测量模型的建立,可提高激光外差干涉在高加速度超精密测量中的测量精度,为激光外差干涉在高速和超高速测量领域的应用提供了理论依据。

英国克兰菲尔德精密工程研究所(CUPE)的超精密加工与测量技术(续)

三、超精密加工技术发展超精密加工设备,不仅要求研制者掌握可靠的基础技术,同时务必对相关加工工艺有详细了解。CUPE在开发精密工程所需的基础技术的同时,对切削机理也进行了大量研究,在精密和超精密加工技术方面积累了丰富经验。

激光外差干涉快速超精密测量模型研究

为了精确地描述激光外差干涉在快速超精密测量中的位移测量,建立了激光外差干涉快速超精密测量模型。传统外差干涉测量模型采用舍去高阶误差的方法,便于分析与快速计算,但在快速纳米精度测量中,高阶误差已经影响到测量精度,根据多普勒频移公式,通过分析激光外差干涉的测量原理,在已有的激光干涉测量模型上增加了v2/c的积分项,相当于将传统测量模型进行了高阶误差补偿。通过理论分析可知,当最高测量速度为1m/s,运行位移为3m时,该测量模型能够减小约18nm的测量误差,解决了传统测量模型存在的残余误差累计问题,从而为激光外差干涉在快速超精密测量领域的应用提供了一种理论依据。

超精密机床双频激光测量系统误差分析

分析了超精密测量中存在的各种误差源，从中找出了影响测量精度的主要误差源，并指出了提高系统测量精度的途径。

超精密二维测量定位系统评定及误差分析

超精密测量定位是实现现代超精密加工的重要环节。以宏微结合式的超精密二维定位平台为基础,组建了基于光谱共焦位移传感器的超精密二维测量定位系统,介绍了该系统的组成与功能实现方法。利用高等级量块对系统进行二维校准,再将该系统应用于二维尺寸的测量,分析了测量误差,并进行了测量不确定度的评定,试验获得该测量系统X、Y方向的测量不确定度分别为89 nm和87 nm.研究表明该超精密二维测量定位系统初步达到了纳米级测量效果。

超精密测量与高端装备制造质量

我国装备制造要由中低端向中高端迈进,首先要解决制造质量问题,其核心关键是解决超精密测量能力问题。没有超精密测量,就不会有高质量的高端装备制造。我国现阶段须迫切完成的任务是,补齐精密测量能力,追平超精密测量能力,在完整精度阶段胜出。只有从根本上解决整体测量能力问题,才能从根本上解决高端装备制造质量问题。