Heterodynes Interferometer mit vier Strahlen für hochpräzise Längen- und Winkelmessung in Nanopositionier- und Nanomessmaschinen

Aufgrund aktueller Entwicklung in der Halbleitertechnologie steigen die Anforderungen hinsichtlich der Dynamik der Positionierung und des Messvolumens von Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. Ein vielversprechender Ansatz zur Lösung dieses Problems stellen Maschinen auf Basis eines im Vergleich zum herkömmlichen moving-stage-Prinzip invertierten Konzepts dar, welches jedoch weitere Herausforderungen mit sich bringt. Für die hochpräzise Positionierung des Sensorkopfes im Messraum werden drei kompakte Vierstrahlinterferometer benötigt, um alle notwendigen Translationen und Rotationen des Messkopfs sowie die Topographie des Referenzsystems bestehend aus drei großflächigen Spiegeln zu rekonstruieren. Es wird ein Heterodyn-Laserinterferometer mit konsequent getrennten Strahlengängen für die einzelnen heterodynen Frequenzen vorgestellt. Neben einem Überblick über das Design des Strahlengangs und der Funktionsweise des Interferometers werden die auf einem System-On-a-Chip mit integriertem FPGA, CPU und A/D-Wandlern implementierten Signalverarbeitungs- und Auswertealgorithmen sowie mit dem System aufgenommene Messdaten präsentiert.