光柵位移測量技術具有精度高、不易受環(huán)境干擾、體積小、操作方便、成本低等優(yōu)點,因而被廣泛地用于光刻機等高端超精密裝備的測量系統(tǒng)中。目前,對具有絕對零位對準功能的大量程、高分辨力多自由度光柵位移測量系統(tǒng)需求迫切。針對上述需求,本文設計了一種具有絕對零位對準功能的大量程、高分辨力的三自由度光柵位移測量系統(tǒng),用來解決光刻機系統(tǒng)中工件臺微位移測量的問題,同時具有零位對準功能,用來解決位移測量前掃描光柵與標尺光柵的定位問題。課題的主要研究內(nèi)容如下:首先,設計了三自由度光柵位移測量系統(tǒng)光路結構,分析了X向、Y向以及Z向位移測量的原理。其中X向和Y向的位移測量的實現(xiàn)是基于雙光柵干涉測量原理,Z向位移測量的實現(xiàn)是基于邁克爾遜干涉儀原理;為了提高光學細分倍數(shù)從而達到高分辨力,在對X向以及Y向位移測量時,使用標尺光柵的2級衍射光進行干涉測量,實現(xiàn)2×2^1/2倍的光學細分;設計透射型組合掃描光柵結構,分析了實現(xiàn)三自由度測量時各光柵結構參數(shù)之間的關系;通過矢量衍射分析方法,設計透射型組合掃描光柵以及二維反射型標尺光柵的各項結構參數(shù)。其次,分析了零位對準系統(tǒng)的原理。通過將激光光源由光纖導入以...

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 光柵位移測量技術的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外關于光柵位移測量技術的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)關于光柵位移測量技術的研究現(xiàn)狀
    1.3 光柵零位對準技術的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外關于光柵零位對準技術的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)關于光柵零位對準技術的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 2×2^1/2細分光柵位移測量系統(tǒng)的光路設計以及光柵參數(shù)優(yōu)化
    2.1 引言
    2.2 2×2^1/2 2細分光柵位移測量系統(tǒng)原理
        2.2.1 X向和Y向的位移測量原理
        2.2.2 Z向的位移測量原理
    2.3 2級衍射光與光學細分倍數(shù)的仿真分析
    2.4 掃描光柵參數(shù)設計與優(yōu)化
    2.5 標尺光柵參數(shù)設計與優(yōu)化
    2.6 本章小結
第3章 光柵零位對準系統(tǒng)的光學結構設計與分析
    3.1 引言
    3.2 光柵零位對準系統(tǒng)的原理
    3.3 光柵零位對準系統(tǒng)的小型化光路設計
        3.3.1 激光光源的光纖導入
        3.3.2 小型化光電探測器的選擇
        3.3.3 光電轉換電路的設計
    3.4 光柵零位對準系統(tǒng)的參數(shù)設計
        3.4.1 光柵總體尺寸設計
        3.4.2 光柵零位對準系統(tǒng)對準標記編碼設計
        3.4.3 光柵對準標記內(nèi)部結構參數(shù)設計
    3.5 位移測量系統(tǒng)與對準系統(tǒng)總體小型化結構設計
    3.6 本章小結
第4章 光柵測量與零位對準系統(tǒng)電路設計
    4.1 引言
    4.2 電路部分原理分析
        4.2.1 光柵測量系統(tǒng)電路原理分析
        4.2.2 光柵零位對準系統(tǒng)電路原理分析
    4.3 光柵測量與零位對準系統(tǒng)板卡硬件設計
        4.3.1 光柵測量與零位對準系統(tǒng)板卡主控系統(tǒng)設計
        4.3.2 光柵測量與零位對準系統(tǒng)板卡外設設計
    4.4 光柵測量與零位對準系統(tǒng)板卡程序設計
    4.5 本章小結
第5章 實驗及測量結果分析
    5.1 引言
    5.2 光柵的加工與衍射特性分析
        5.2.1 位移測量系統(tǒng)的光柵衍射特性分析
        5.2.2 對準系統(tǒng)的光柵衍射特性分析
    5.3 光柵位移測量實驗
        5.3.1 位移測量實驗平臺的搭建
        5.3.2 X向位移測量信號分析
        5.3.3 Y向位移測量信號分析
        5.3.4 Z向位移測量信號分析
    5.4 零位對準實驗
        5.4.1 零位對準實驗平臺的搭建
        5.4.2 實驗所需光斑信號的檢測
        5.4.3 基于激光干涉儀的對準評價實驗
        5.4.4 影響對準精度的因素
    5.5 本章小結
結論
參考文獻
致謝



本文編號：3786562