多坐标激光干涉仪用于纳米定位系统中的研究.PDFVIP

第 31卷第5期 t 职 Vo1．31 No．5 2002年 5月 ACTA PHoTONICA SINICA May 2002 多坐标激光干涉仪用于纳米定位系统中的研究 刘红忠 赵万华 李涤尘 卢秉恒 (西安交通大学先进制造研究所，西安 710049) 摘 要 提出了应用激光干涉量度(LM)系列多坐标激光干涉仪在蚋米定位系统中进行同步 定位检测，具有兄寸小、重量轻、光源与测量头分离的特点，完全消除了由于光源的震动、发热 等因素时纳米定位系统的影响；它的测量分辨率高、测量范围大厦奉身带有智能分析环节．在 IC(Integrated circuit)制造装备厦微机械、生物芯片制遣装备等方面的应用中，满足太空问范 围和超高精度定位的要采，并且可以通过分布式CPU控制方式卖现多坐标高速、同步实时定 住 ． 关键词 多坐标；激光干涉仪；蚋米定位 0 引言 在大规模集成电路、微机械、航天技术、计量 因素．所以，应用LM多坐标激光干涉仪的纳米 科学与技术、光学与电子工程、精密工程、生物芯 定位系统将具有尺寸结构紧凑、重量轻、测量范围 片制造、纳米科学与技术领域中迫切需要纳米定 大(500mm)、高分辨率(1ram)、无震动、无发 位技术．可以说定位水平的高低已成为当今前沿 热、测量数据的智能表决及分布式CPU实时闭 科学如1T产业、制造业、精密加工及新型材料研 环监控的优点及特点，这种系坑中，由于纳米驱 制等的前提条件和关键技术之一．传统的超高精 动器的行程影响．这种方案可实现范围90／*m× 度定位系统中，所使用的激光干涉仪由于有光源 90,u．m×90ffm、分辨率可以达到2nm以内的三维 的不稳定、测量范围的窄小(一般在1～2ram)等 实时监控纳米定位系统． 因素．在分辨率和测量范围上都不能较好地满足 1 LM激光干涉仪的工作过程 诸如Ic制造装备及微机械、生物芯片制造装备等 方面的实际应用、当然，测量方面也有用电容传 图1示出了LM超小型激光干涉仪的工作原 感器的，这种传感器在测量精度上虽然也能达到 殚 ． 纳米级，但是在同等精度要求下，它的测量范围依 然不高(几个毫米)，而且存在电容传感器中各个 电容参量的匹配问题、电容检测量的后处理困难， 以及对环境条件要求苛刻等因素的影响，在实际 使用中也受到一定的局限．激光干涉量度(LM， Laser—interferometrie Measurement)一级联激光 干 涉 测 量探 头 (Series Laser Interferometric 图1 带平面反射镜的小型化干涉仪 Gauging Probes)具有将光源与控制器台为一体 Fig．1 Miniaturized interferometer 和将激光分光器、参考镜与光电转换合为一体的 with plane mirror reflector 特殊结构，在性能上消除上述纳米定位中的干扰 它是由对准仪、参考镜、光分配器和光电二极 2000年仝国忧秀博士论文基垒赘助项目 收稿 日期：2o01—09一l2 转载 中国科技论文在线 5期 刘红忠等．多坐标激光干涉仪用于纳米定位系统中的研究