雙頻激光測量系統及其在lC加工設備中的應用

　平面座標測量系統的構成

　　IC加工設備中精密定位x一y工件臺系統，實質上是帶有座標測量的平面座標系統，用激光波長作為工件臺x一y方向測量的標尺。采用HP一5501型雙頻激光干涉儀為基礎的平面座標側量系統由以下幾部分組成:

1.干涉光路:主要包括有產生激光束的5501A或者5501B激光頭傳感器，激光頭本身帶有穩頻系統(波長穩定度為士Zx10-8)和標準參考信號檢測器。主要的光學鏡頭有:I0701A或10567A等束分光鏡，激光束經等束分光鏡后分為x、y兩束光，不僅要求兩束光的光強相等，而且要求每束光中的P、‘S分量光強也相等，以使得相干后明、暗變化干涉條紋對比度好。l0706A/B平面涉鏡，要求對6328A波長的激、光，其反射及透射偏振度達到99%以上。L形長條反射鏡，它采用膨脹系數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，對波長6328A的激光其反射率要求達95%以上。10707A反射式轉折鏡用于改變光的方向。IO78OA/B接收器儉測干涉鏡位移信息并產生測量信號。圖2示出在平面座標測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采用圖2(a)的布局結構。

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

　　2.電氣控制:550lA雙頻激光測量系統的控制線路有四種榆出形式:(1)二進制接口開環控制線路主要由l0760A計數器板、10746A二進制接日板組成;(2)HP-一IB余接口開環控制線路主要由1076OA計數器板以及將檢測信號與HP公司生產的專用可變程序微處理機相連的107凌SA接口板組成， (3)英制/公制輸出線路主要由10760A計數器、10761A倍乘器、10763A英制/公制接口板組成;(4)閉環控制線路主妥由10762A比較器、l0764C快速脈沖變換器、10746A二進制接口板組成。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，數據和指令的傳遞通過偶合器后面板的反饋母線的內部聯系來實現。對于工作環境的溫度、濕度和氣壓變化的補償，都采用IO756B十動補償器，或者OPt100的自動補償器，使測量誤差降低到最小。圖3(a)和(b)分別示出雙頻激光測量系統開環和閉環控制框圖。

　　我所研制的電子束曝光機檄光定位工件臺系統采用圖3(a)的閉環控制方案，閉環控制線璐是采月IO762A比較器功能板為核心而構成的。以下簡述閉環控制工作過程:IO78oA接收器接收從工件臺干涉鏡反射回來并包含有位移信息的激光束，并將其轉換為脈沖作為溉量介號，陡同從激光黔輸出的參考信號一起送到1076灘C快速脈沖變換器，該功能板將參考信號和測量信號分別轉換為按一定分辨率要求的不同頻率信號，經脈沖變換電路變換為反映實時位移大小及方向的28位加/減脈沖，當測量信號頻率高于參考信號頻率時產生加脈沖，反之產生減脈沖，脈沖送到IO762A比較器。IO762A比較器主要存放目的代碼，并對實時位移脈沖作減法運算產生差值信號，送到工件臺的伺服系統控制電機的運行。以上各功能板均插入到10740粗合器中，通過IO746A二進制接口板一可編程的數據和指令傳送板同計算機交換信息。計算機通過它完成置數、初始化、計算位置值、清除以及當測量系統出錯時對系統進行總復位等功能。