發(fā)布時(shí)間：2020-05-18 13:14

【摘要】：隨著我國(guó)科技的持續(xù)發(fā)展,芯片制造設(shè)備對(duì)精度要求不斷提高,其中位移測(cè)量系統(tǒng)的高精度測(cè)量對(duì)設(shè)備精度的影響具有關(guān)鍵作用。在高精度位移測(cè)量系統(tǒng)中,光學(xué)干涉儀有很多獨(dú)特優(yōu)勢(shì),但是以整周期信號(hào)代表的位移為精度是無(wú)法滿足現(xiàn)在工業(yè)的需求。為了提高位移測(cè)量精度,對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行細(xì)分處理,將整周期信號(hào)分成多個(gè)信號(hào),實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的倍頻。本文是以光柵干涉儀的測(cè)量信號(hào)為研究對(duì)象,采用小波變換提取瞬時(shí)頻率的方法,研究設(shè)計(jì)了在時(shí)間領(lǐng)域中對(duì)信號(hào)相位細(xì)分的方案,主要的研究?jī)?nèi)容如下。第一,介紹了干涉儀測(cè)量位移的相關(guān)理論及公式,和運(yùn)動(dòng)在空間和時(shí)間領(lǐng)域中的不同概念,設(shè)計(jì)了在時(shí)間域內(nèi)進(jìn)行細(xì)分的相位細(xì)分方案。根據(jù)對(duì)細(xì)分點(diǎn)頻率確定方法的不同,設(shè)計(jì)了以采樣點(diǎn)頻率為頻率和在采樣點(diǎn)間均勻分布兩種相位細(xì)分方案。通過(guò)對(duì)仿真的頻率函數(shù)生成的數(shù)據(jù)處理,以采樣點(diǎn)頻率為頻率的細(xì)分方法得到的細(xì)分相位的相位差的平均值為2.392×10-6rad,而細(xì)分點(diǎn)頻率按照均勻分布的細(xì)分方法得到的細(xì)分相位的相位差的平均值為2.496×10-8rad。兩種方案經(jīng)過(guò)比較可以發(fā)現(xiàn),細(xì)分點(diǎn)頻率按照均勻分布的細(xì)分方法的相位差更小,選擇使用細(xì)分點(diǎn)頻率在采樣點(diǎn)均勻分布的細(xì)分方法。第二,本文選擇小波變換的方法提取信號(hào)的瞬時(shí)頻率,在對(duì)仿真信號(hào)進(jìn)行小波變換得到信號(hào)的頻率后,使用得到的信號(hào)頻率計(jì)算細(xì)分時(shí)間完成對(duì)信號(hào)相位細(xì)分。使用細(xì)分點(diǎn)頻率按照均勻分布的細(xì)分方法對(duì)信號(hào)細(xì)分,得到的細(xì)分相位的相位差的平均值為7.744×10-4rad,與對(duì)理論信號(hào)頻率細(xì)分處理;后的相位差相比很大,這表示在小波變換處理信號(hào)提取瞬時(shí)頻率過(guò)程有誤差,需要對(duì)相關(guān)誤差進(jìn)行分析和優(yōu)化處理。第三,針對(duì)信號(hào)處理過(guò)程中端口出現(xiàn)邊沿效應(yīng)和小波變換離散化帶來(lái)的誤差,分別設(shè)計(jì)了五點(diǎn)平滑法和延伸方法處理端口出現(xiàn)的邊沿效應(yīng),設(shè)計(jì)了基于擬合函數(shù)的多擬合函數(shù)聯(lián)合優(yōu)化法對(duì)信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化處理。經(jīng)過(guò)優(yōu)化后細(xì)分相位的相位誤差為2.831 ×10--5rad,與未經(jīng)優(yōu)化處理得到的相位誤差1.911×10-4rad相比降低了將近10倍。在選擇的柵距d= 833.3nm的光柵組成的光柵干涉儀測(cè)量位移的情況下,并且細(xì)分倍數(shù)為1024倍時(shí),單個(gè)細(xì)分位移為0.8nm,位移誤差為1.870×10-3nm,達(dá)到研究的預(yù)期目標(biāo)。此細(xì)分方法還能根據(jù)不同的需求變換細(xì)分倍數(shù),并且具有很好的穩(wěn)定性。本文設(shè)計(jì)的基于小波變換提取瞬時(shí)頻率的相位細(xì)分方案,在經(jīng)過(guò)對(duì)小波變換引入誤差的優(yōu)化處理后,細(xì)分的效果能達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)光柵干涉儀對(duì)位移測(cè)量的精度能滿足實(shí)際的需求。
【圖文】：

第二章 位移測(cè)量及其細(xì)分基本理論第二章 位移測(cè)量及其細(xì)分基本理論機(jī)超精密運(yùn)動(dòng)臺(tái)是光刻機(jī)的核心單元之一，光刻機(jī)的發(fā)展通過(guò)對(duì)精技術(shù)的研究和進(jìn)步，運(yùn)動(dòng)臺(tái)的位移測(cè)量精度直接影響運(yùn)動(dòng)臺(tái)的定影響芯片的生產(chǎn)率，而本文研究 28nm 浸沒式光刻機(jī)的測(cè)量系量程范圍內(nèi)，精度達(dá)到 5.7nm，，運(yùn)動(dòng)臺(tái)測(cè)量系統(tǒng)的裝置示意圖如圖

圖 2-3 拍頻信號(hào)圖[25]動(dòng)頻率分別為 和 振幅都為 ，時(shí)間為 的波的振 ě 振動(dòng)公式為： ě )和(2-2)可得到合起來(lái)的振動(dòng)公式為： ě ě 2-3)使用三角公式變換后，公式可以變換成： [ ě ( ) ] ě( ) ) ( )，干涉后的信號(hào)的頻率為： 激光干涉儀還是衍射光柵干涉儀都是利用兩光波干，這兩路光一條為參考光，另一條為測(cè)量光，測(cè)量光
【學(xué)位授予單位】：桂林電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN405

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳自然;劉小康;鄭永;劉浩;;精密位移動(dòng)態(tài)測(cè)量信號(hào)特征辨識(shí)及細(xì)分新方法研究[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2015年10期

2 郭雨梅;蘇升;;基于智能數(shù)字鎖相技術(shù)的光柵細(xì)分方法[J];儀表技術(shù)與傳感器;2015年01期

3 秦毅;王騰;毛永芳;;離散小波變換快速卷積算法研究[J];振動(dòng)與沖擊;2013年23期

4 張興華;王克逸;;光柵信號(hào)電阻鏈高倍細(xì)分法的誤差校正的研究[J];電子測(cè)量技術(shù);2008年07期

5 柳小勤;岳林;朱如鵬;;連續(xù)小波變換應(yīng)用于密集模態(tài)參數(shù)識(shí)別[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2007年04期

6 藺小軍;史耀耀;汪文虎;劉維偉;;光柵信號(hào)軟件細(xì)分技術(shù)及其誤差分析[J];工具技術(shù);2006年10期

7 李艷秋;光刻機(jī)的演變及今后發(fā)展趨勢(shì)[J];微細(xì)加工技術(shù);2003年02期

8 李世雄;小波變換及其應(yīng)用[J];高等數(shù)學(xué)研究;2002年01期

9 孔智勇,趙紅穎,熊文卓,艾華;采用衍射、干涉技術(shù)提高光電軸角編碼器的測(cè)角精度和分辨率[J];光學(xué)精密工程;2001年03期

10 李光林,呂維雪;基于小波變換的心電信號(hào)的分析與處理[J];浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1998年01期

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 李欣;宋博;;2018年中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r解讀[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2019年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 李敏;光刻機(jī)超精密工件臺(tái)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制研究[D];清華大學(xué);2017年

2 林存寶;外差干涉納米級(jí)光柵位移測(cè)量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

3 付敏;新型光場(chǎng)式時(shí)柵位移傳感器原理與實(shí)驗(yàn)研究[D];重慶大學(xué);2014年

4 常麗;莫爾條紋納米級(jí)細(xì)分關(guān)鍵技術(shù)研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2013年

5 蘇紹t

本文編號(hào)：2669771