雙頻激光測(cè)量系統(tǒng)及其在lC加工設(shè)備中的應(yīng)用

　平面座標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成

　　IC加工設(shè)備中精密定位x一y工件臺(tái)系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是帶有座標(biāo)測(cè)量的平面座標(biāo)系統(tǒng)，用激光波長(zhǎng)作為工件臺(tái)x一y方向測(cè)量的標(biāo)尺。采用HP一5501型雙頻激光干涉儀為基礎(chǔ)的平面座標(biāo)側(cè)量系統(tǒng)由以下幾部分組成:

1.干涉光路:主要包括有產(chǎn)生激光束的5501A或者5501B激光頭傳感器，激光頭本身帶有穩(wěn)頻系統(tǒng)(波長(zhǎng)穩(wěn)定度為士Zx10-8)和標(biāo)準(zhǔn)參考信號(hào)檢測(cè)器。主要的光學(xué)鏡頭有:I0701A或10567A等束分光鏡，激光束經(jīng)等束分光鏡后分為x、y兩束光，不僅要求兩束光的光強(qiáng)相等，而且要求每束光中的P、‘S分量光強(qiáng)也相等，以使得相干后明、暗變化干涉條紋對(duì)比度好。l0706A/B平面涉鏡，要求對(duì)6328A波長(zhǎng)的激、光，其反射及透射偏振度達(dá)到99%以上。L形長(zhǎng)條反射鏡，它采用膨脹系數(shù)甚小的零膨脹玻璃為基體材料，反射鏡面上鍍有多層反射膜，對(duì)波長(zhǎng)6328A的激光其反射率要求達(dá)95%以上。10707A反射式轉(zhuǎn)折鏡用于改變光的方向。IO78OA/B接收器儉測(cè)干涉鏡位移信息并產(chǎn)生測(cè)量信號(hào)。圖2示出在平面座標(biāo)測(cè)量中雙頻激光于涉儀的光路布局圖，戎所研制的可變矩形束電子束曝光機(jī)采用圖2(a)的布局結(jié)構(gòu)。

　　采用圖2(b)的光路布局結(jié)構(gòu)，能測(cè)量Y軸的偏擺量(yaw)，圖中10717A是光波長(zhǎng)度跟蹤器，自動(dòng)地補(bǔ)償溫度、濕度及氣壓的變化而造成的測(cè)量波長(zhǎng)的變化，使測(cè)量誤差減到最小。該圖中的雙頻激光干涉儀的光路結(jié)構(gòu)用于要求定位精度更高的工件合系統(tǒng)中。

　　2.電氣控制:550lA雙頻激光測(cè)量系統(tǒng)的控制線路有四種榆出形式:(1)二進(jìn)制接口開(kāi)環(huán)控制線路主要由l0760A計(jì)數(shù)器板、10746A二進(jìn)制接日板組成;(2)HP-一IB余接口開(kāi)環(huán)控制線路主要由1076OA計(jì)數(shù)器板以及將檢測(cè)信號(hào)與HP公司生產(chǎn)的專用可變程序微處理機(jī)相連的107凌SA接口板組成， (3)英制/公制輸出線路主要由10760A計(jì)數(shù)器、10761A倍乘器、10763A英制/公制接口板組成;(4)閉環(huán)控制線路主妥由10762A比較器、l0764C快速脈沖變換器、10746A二進(jìn)制接口板組成。以上四種輸出形式的控制線路中各功能板分別抽入到10740禍合器中，數(shù)據(jù)和指令的傳遞通過(guò)偶合器后面板的反饋母線的內(nèi)部聯(lián)系來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于工作環(huán)境的溫度、濕度和氣壓變化的補(bǔ)償，都采用IO756B十動(dòng)補(bǔ)償器，或者OPt100的自動(dòng)補(bǔ)償器，使測(cè)量誤差降低到最小。圖3(a)和(b)分別示出雙頻激光測(cè)量系統(tǒng)開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制框圖。

　　我所研制的電子束曝光機(jī)檄光定位工件臺(tái)系統(tǒng)采用圖3(a)的閉環(huán)控制方案，閉環(huán)控制線璐是采月IO762A比較器功能板為核心而構(gòu)成的。以下簡(jiǎn)述閉環(huán)控制工作過(guò)程:IO78oA接收器接收從工件臺(tái)干涉鏡反射回來(lái)并包含有位移信息的激光束，并將其轉(zhuǎn)換為脈沖作為溉量介號(hào)，陡同從激光黔輸出的參考信號(hào)一起送到1076灘C快速脈沖變換器，該功能板將參考信號(hào)和測(cè)量信號(hào)分別轉(zhuǎn)換為按一定分辨率要求的不同頻率信號(hào)，經(jīng)脈沖變換電路變換為反映實(shí)時(shí)位移大小及方向的28位加/減脈沖，當(dāng)測(cè)量信號(hào)頻率高于參考信號(hào)頻率時(shí)產(chǎn)生加脈沖，反之產(chǎn)生減脈沖，脈沖送到IO762A比較器。IO762A比較器主要存放目的代碼，并對(duì)實(shí)時(shí)位移脈沖作減法運(yùn)算產(chǎn)生差值信號(hào)，送到工件臺(tái)的伺服系統(tǒng)控制電機(jī)的運(yùn)行。以上各功能板均插入到10740粗合器中，通過(guò)IO746A二進(jìn)制接口板一可編程的數(shù)據(jù)和指令傳送板同計(jì)算機(jī)交換信息。計(jì)算機(jī)通過(guò)它完成置數(shù)、初始化、計(jì)算位置值、清除以及當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)出錯(cuò)時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總復(fù)位等功能。