双频激光测量系统及其在lC加工设备中的应用

平面座标测量系统的构成

　　IC加工设备中精密定位x一y工件台系统，实质上是带有座标测量的平面座标系统，用激光波长作为工件台x一y方向测量的标尺。采用HP一5501型双频激光干涉仪为基础的平面座标侧量系统由以下几部分组成:

1.干涉光路:主要包括有产生激光束的5501A或者5501B激光头传感器，激光头本身带有稳频系统(波长稳定度为士Zx10-8)和标准参考信号检测器。主要的光学镜头有:I0701A或10567A等束分光镜，激光束经等束分光镜后分为x、y两束光，不仅要求两束光的光强相等，而且要求每束光中的P、‘S分量光强也相等，以使得相干后明、暗变化干涉条纹对比度好。l0706A/B平面涉镜，要求对6328A波长的激、光，其反射及透射偏振度达到99%以上。L形长条反射镜，它采用膨胀系数甚小的零膨胀玻璃为基体材料，反射镜面上镀有多层反射膜，对波长6328A的激光其反射率要求达95%以上。10707A反射式转折镜用于改变光的方向。IO78OA/B接收器俭测干涉镜位移信息并产生测量信号。图2示出在平面座标测量中双频激光于涉仪的光路布局图，戎所研制的可变矩形束电子束曝光机采用图2(a)的布局结构。

　　采用图2(b)的光路布局结构，能测量Y轴的偏摆量(yaw)，图中10717A是光波长度跟踪器，自动地补偿温度、湿度及气压的变化而造成的测量波长的变化，使测量误差减到最小。该图中的双频激光干涉仪的光路结构用于要求定位精度更高的工件合系统中。

　　2.电气控制:550lA双频激光测量系统的控制线路有四种榆出形式:(1)二进制接口开环控制线路主要由l0760A计数器板、10746A二进制接日板组成;(2)HP-一IB余接口开环控制线路主要由1076OA计数器板以及将检测信号与HP公司生产的专用可变程序微处理机相连的107凌SA接口板组成， (3)英制/公制输出线路主要由10760A计数器、10761A倍乘器、10763A英制/公制接口板组成;(4)闭环控制线路主妥由10762A比较器、l0764C快速脉冲变换器、10746A二进制接口板组成。以上四种输出形式的控制线路中各功能板分别抽入到10740祸合器中，数据和指令的传递通过偶合器后面板的反馈母线的内部联系来实现。对于工作环境的温度、湿度和气压变化的补偿，都采用IO756B十动补偿器，或者OPt100的自动补偿器，使测量误差降低到最小。图3(a)和(b)分别示出双频激光测量系统开环和闭环控制框图。

　　我所研制的电子束曝光机檄光定位工件台系统采用图3(a)的闭环控制方案，闭环控制线璐是采月IO762A比较器功能板为核心而构成的。以下简述闭环控制工作过程:IO78oA接收器接收从工件台干涉镜反射回来并包含有位移信息的激光束，并将其转换为脉冲作为溉量介号，陡同从激光黔输出的参考信号一起送到1076滩C快速脉冲变换器，该功能板将参考信号和测量信号分别转换为按一定分辨率要求的不同频率信号，经脉冲变换电路变换为反映实时位移大小及方向的28位加/减脉冲，当测量信号频率高于参考信号频率时产生加脉冲，反之产生减脉冲，脉冲送到IO762A比较器。IO762A比较器主要存放目的代码，并对实时位移脉冲作减法运算产生差值信号，送到工件台的伺服系统控制电机的运行。以上各功能板均插入到10740粗合器中，通过IO746A二进制接口板一可编程的数据和指令传送板同计算机交换信息。计算机通过它完成置数、初始化、计算位置值、清除以及当测量系统出错时对系统进行总复位等功能。