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Scanning micro interferometer with tunable diffraction grating for low noise parallel operation.

机译：带有可调衍射光栅的扫描微干涉仪，用于低噪声并行操作。

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摘要

Large area high throughput metrology plays an important role in several technologies like MEMS. In current metrology systems the parallel operation of multiple metrology probes in a tool has been hindered by their bulky sizes. This study approaches this problem by developing a metrology technique based on miniaturized scanning grating interferometers (muSGIs). Miniaturization of the interferometer is realized by novel micromachined tunable gratings fabricated using SOI substrates. These stress free flat gratings show sufficient motion (∼500nm), bandwidth (∼50 kHz) and low damping ratio (∼0.05). Optical setups have been developed for testing the performance of muSGIs and preliminary results show 6.6 mum lateral resolution and sub-angstrom vertical resolution. To achieve high resolution and to reduce the effect of ambient vibrations, the study has developed a novel control algorithm, implemented on FPGA. It has shown significant reduction of vibration noise in 6.5 kHz bandwidth achieving 6x10-5 nmrms/√Hz noise resolution. Modifications of this control scheme enable long range displacement measurements, parallel operation and scanning samples for their dynamic profile. To analyze and simulate similar optical metrology system with active micro-components, separate tools are developed for mechanical, control and optical sub-systems. The results of these programs enable better design optimization for different applications.
机译：大面积高通量计量在MEMS等多种技术中起着重要作用。在当前的计量系统中，工具中多个计量探针的并行操作由于其体积大而受阻。本研究通过开发基于小型扫描光栅干涉仪（muSGI）的计量技术来解决此问题。干涉仪的小型化是通过使用SOI基板制造的新型微机械可调光栅实现的。这些无应力的平板光栅显示出足够的运动（〜500nm），带宽（〜50 kHz）和低阻尼比（〜0.05）。已经开发了用于测试muSGI性能的光学装置，初步结果显示横向分辨率为6.6 mm，垂直分辨率为亚埃。为了实现高分辨率并减少环境振动的影响，该研究开发了一种新颖的控制算法，该算法在FPGA上实现。它已显示出在6.5 kHz带宽中可显着降低振动噪声，达到6x10-5 nmrms /√Hz的噪声分辨率。对该控制方案的修改使得可以进行远程位移测量，并行操作以及扫描样品的动态轮廓。为了分析和模拟具有有源微组件的类似光学计量系统，开发了用于机械，控制和光学子系统的单独工具。这些程序的结果可为不同的应用程序提供更好的设计优化。

著录项

  • 作者

    Karhade, Omkar.;

  • 作者单位

    Georgia Institute of Technology.;

  • 授予单位 Georgia Institute of Technology.;
  • 学科 Engineering Electronics and Electrical.;Engineering Mechanical.
  • 学位 Ph.D.
  • 年度 2009
  • 页码 176 p.
  • 总页数 176
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
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