激光调阻机光学系统扫描畸变及安装误差研究

摘要

激光调阻机是激光刻蚀技术在电子加工工业中的一种应用，是集光学、精密机械、计算机控制和精密测量技术于一体的高技术的加工设备，主要用于厚薄膜电阻的微调加工。 本文介绍了透镜前双振镜二维扫描方式的激光调阻系统，阐述了激光微调的工作原理及特点；建立了激光调阻机双振镜二维扫描系统的数学模型，推导出扫描场内任意点的坐标与振镜偏转角之间的函数关系式，并分析了用简化关系式代替推导所得的函数关系式控制振镜扫描时所产生的畸变，最后提出了用理论关系式的等效关系式来控制振镜扫描，用等效关系式控制振镜扫描时不仅可以得到高精度，达到了微米量级，而且用等效关系式对振镜进行控制时，还能够实现激光调阻机的高速度要求，从而达到校正的目的。 此外，本文通过建立数学模型分析了激光调阻机光学系统的装配误差，主要包括入射光线与光学系统光轴倾斜和第二振镜与fθ透镜非正交，并提出了利用两振镜绕转轴偏转一定的角度补偿上述安装误差的补偿方法，这对与激光调阻机今后的性能提高工作具有非常高的应用价值。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表索引

声明及长春光学精密机械与物理研究所硕士学位论文原创性声明

第一章引言

1.1本章主要内容

1.2激光加工概述

1.3激光产业发展现状

1.3.1国外激光产业发展现状

1.3.2我国激光产业发展现状

1.4激光调阻机的研究现状[2]

1.5激光调阻机研究的意义

1.6本文主要研究的内容

1.7本章小节

第二章 激光调阻机原理及构成

2.1本章主要内容

2.2厚薄膜电阻微调方法及其原理

2.2.1喷砂微调

2.2.2脉冲电压微调

2.2.3激光微调

2.2.4激光微调的特点

2.3激光调阻机的构成

2.3.1机械系统

2.3.2检测与控制系统

2.4本章小结

第三章 激光调阻机光学系统组成

3.1本章主要内容

3.2激光调阻机光学系统的构成

3.3光源系统

3.3.1激光器

3.3.2衰减器

3.3.3扩束器

3.4光束扫描系统

3.4.1光束扫描方式的选择

3.4.2fθ聚焦透镜

3.5监视系统

3.5.1分光镜

3.5.2调阻区域照明光源

3.6本章小结

第四章 双振镜二维扫描系统的工作原理

4.1本章主要内容

4.2振镜偏转器的工作原理

4.3振镜扫描常用的输入波形

4.3.1步进扫描方式(Step Scanning)

4.3.2光栅扫描方式(Raster Scanning)

4.3.3矢量扫描方式(Vector Scanning)

4.4振镜扫描的光路的布置

4.5双振镜二维扫描系统的工作原理

4.6本章小节

第五章双振镜二维扫描畸变的校正

5 1本章主要内容

5.2双振镜二维扫描系统数学模型的建立

5.2.1振镜二维扫描系统出射光线的单位矢量和振镜偏转角的关系

5.2.2振镜偏转角与扫描场内任意点坐标的关系

5.3双振镜扫描几何畸变分析

5.4畸变的校正

5.4.1用理论关系式计算理想扫描点(x，y)对应的扫描畸变量

5.4.2理论关系式式的等效关系式的推导

5.4.3等效关系式校正时，扫描点(x，y)的光束扫描误差△x，△y

5.5三种方法的扫描时间比较

5.5.1扫描步长的确定

5.5.2算法的实现

5.6本章小结

第六章光学系统装调误差研究及补偿

6.1本章主要内容

6.2入射光与激光调阻机光学系统光轴倾斜

6.3第二振镜与fθ透镜非正交

6.4本章小结

第六章 结论

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

致谢

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