法--珀干涉微位移測量快速換模鎖相技術(shù)研究.pdf

1、隨著高新科技行業(yè)的快速發(fā)展，芯片尺寸、超大規(guī)模集成電路等尺寸越來越小，因此對高端光刻機(jī)對準(zhǔn)系統(tǒng)的位移分辨率和定位精度要求也越來越高，這對微位移的計(jì)量工作也提出了更高的要求。法布里-珀羅(F-P)激光干涉儀由于理論上的測量分辨率能達(dá)到亞納米級甚至皮米級，不存在非線性誤差，并且可溯源的特點(diǎn)，一直以來都是計(jì)量領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。F-P激光干涉儀的測量過程需要進(jìn)行激光換模，如果這一過程復(fù)雜緩慢，則會引入較大的誤差，因此本文針對F-P激光干涉法快速換

2、模鎖相技術(shù)進(jìn)行研究，旨在建立起能夠?qū)崿F(xiàn)快速測量微位移的F-P激光干涉法微位移測量系統(tǒng)。
　　論文首先對國內(nèi)外微位移或者微小尺寸測量的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析總結(jié)，描述了現(xiàn)階段F-P激光干涉法微位移測量的原理和不足之處，并提出快速換模鎖相的微位移測量方案。接著設(shè)計(jì)并搭建了F-P激光干涉法微位移測量系統(tǒng)的光路;基于VC＃和數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計(jì)了F-P腔透射光強(qiáng)信號采集轉(zhuǎn)換模塊程序，并實(shí)現(xiàn)位移過程中干涉級次變化量的快速計(jì)數(shù);設(shè)計(jì)了工作激光頻率掃描諧振

3、腔頻率并完成鎖定的程序模塊。最后將干涉級次變化的計(jì)數(shù)結(jié)果與工作激光頻率掃描鎖定過程中的變化量相結(jié)合，給出位移測量結(jié)果。
　　論文設(shè)計(jì)了系統(tǒng)自身的測試實(shí)驗(yàn)和與商用激光干涉儀的比對實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證F-P激光干涉法微位移測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可行性。實(shí)驗(yàn)如下:(1)設(shè)計(jì)了透射光強(qiáng)采集模塊的校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，對AD采集卡進(jìn)行校準(zhǔn)后，光強(qiáng)電壓峰值處的轉(zhuǎn)換誤差由原來的8.4％減小至0.1％;(2)系統(tǒng)穩(wěn)定性的測試實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)測得相鄰?fù)干涔鈴?qiáng)峰值平均間距為158.