平板電容位移傳感器標定裝置製造方法
2023-12-12 07:33:07 1
平板電容位移傳感器標定裝置製造方法
【專利摘要】平板電容位移傳感器標定裝置，屬於傳感器標定【技術領域】，為了克服現有技術中標定裝置的標定行程小；不能進行連續的實時標定；並且傳感器其標定精度有限的缺點；雷射幹涉儀發出的光通過微位移調整機構後入射到分光鏡；分光鏡安裝到微位移調整機構上；參考反射鏡和分光鏡連接，並且與單軸雷射幹涉儀光軸在同一直線上；測量反射鏡安裝到微位移調整機構的導向機構左端，調節測量反射鏡和分光鏡的通光孔位於同一直線上；導向機構前端設有傳感器被測面，平板電容位移傳感器安裝在傳感器支撐座的中間；支撐座的兩端分別安裝到微位移調整機構兩側的凸臺上；在驅動器的左端安裝有驅動器推桿，該驅動器推桿頂推微位移調整機構的導向機構。
【專利說明】平板電容位移傳感器標定裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種平板電容位移傳感器標定裝置，屬於傳感器標定【技術領域】。
【背景技術】
[0002]光刻投影物鏡是超大/極大規模集成電路製造工藝中的關鍵設備，近年來隨著集成電路線寬不斷減小，光刻投影物鏡的解析度逐漸提高。不斷提高的光學裝備整機性能要求其投影物鏡具有更高的數值孔徑(NA)、更小的系統波像差。但是，物鏡的光學元件檢測和系統裝配集成時存在誤差，為了達到理想的補償效果，微位移調節過程中都需要對光學元件的位置進行檢測以保證物鏡良好的性能。平板電容式位移傳感器是調整機構微位移調節時常用的一種精密檢測儀器。它是一種利用非接觸電容式原理進行精密測量的儀器，具有信噪比大，靈敏度高和操作方便等優點。
[0003]在微位移檢測試驗中，隨著試驗次數的增多，電容傳感器會造成精度損失和偏差，檢測誤差逐漸增大，影響物鏡的補償效果。對於新的傳感器，儘管出廠前標定過，但是經過長途運輸，最終的使用環境和運輸環境不一致，要求裝入投影物鏡前必須對電容位移傳感器重新標定。通過分析判斷其實際位移量，校驗並補償傳感器的精度，以保證調整機構位移補償量的準確性。
[0004]專利CN 203100671於2013年公開了一種位移傳感器的標定裝置，在該裝置的基板上開設有位移標定滑槽，內穿設有滑動件，標定時移動滑動件改變位移傳感器移動端與固定端之間的位移，通過與之相連接的工作電腦對比分析進行標定。但是，該標定裝置的標定行程小；只能針對五個離散的位置點進行標定校驗，不能進行連續的實時標定；並且傳感器其標定精度有限1%)。
【發明內容】
[0005]為了克服現有技術中標定裝置的標定行程小；不能進行連續的實時標定；並且傳感器其標定精度有限的缺點，本發明提供一種平板電容式位移傳感器標定裝置，能夠在模擬真實使用環境的千級潔淨室對平板電容位移傳感器進行標定，得到傳感器的解析度、線性度和重複測量精度指標。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明採用下面的技術方案實現:
[0007]平板電容位移傳感器標定裝置，其特徵是，雷射幹涉儀發出的測量光束通過微位移調整機構上的通光孔後入射到分光鏡處，分光鏡與分光鏡支撐調節座連接，分光鏡支撐調節座與微位移調整機構上的分光鏡支撐調節座接口連接；參考反射鏡和分光鏡連接，並且與雷射幹涉儀光軸在同一直線上；測量反射鏡與測量反射鏡支撐座連接且安裝到微位移調整機構的導向機構的左端，調節測量反射鏡的通光孔和分光鏡的通光孔位於同一直線上，且垂直入射光軸方向；微位移調整機構的導向機構上設有傳感器被測面，平板電容位移傳感器安裝在傳感器支撐座的中間位置，且與傳感器被測面相對應；傳感器支撐座的兩端分別安裝到微位移調整機構兩側的凸臺上；在驅動器的左端安裝有驅動器推桿，該驅動器推桿穿過微位移調整機構上的導向孔後頂推微位移調整機構的導向機構做單自由度直線運動。
[0008]本發明的有益效果是:應用於平板電容位移傳感器的標定，在標定校驗時只需推動驅動器改變位移傳感器移動端與固定端之間的位移，再通過單軸雷射幹涉儀讀數對比分析即可，操作簡便，提高了標定的工作效率。此外，該裝置的阿貝誤差和餘弦誤差小，標定精度高。標定後的傳感器滿足光刻投影物鏡調整機構使用要求，達到光學系統補償效果，提高光學系統性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明平板電容位移傳感器標定裝置的結構示意圖。
[0010]圖2是本發明所述的微位移調整機構的結構示意圖。
[0011]圖3是圖1中A-A的剖視示意圖。
[0012]圖4是本發明所述的導向機構結構示意圖。
[0013]圖5是本發明所述的分光鏡支撐調節座結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明進行進一步詳細說明。
[0015]如圖1-2所示，平板電容位移傳感器標定裝置，包括微位移調整機構3，微位移調整機構3安裝到氣浮隔振平臺上；雷射幹涉儀I發出的測量光束通過微位移調整機構3上的通光孔3-1後入射到分光鏡4處，分光鏡4與分光鏡支撐調節座5連接，分光鏡支撐調節座5與微位移調整機構3上的分光鏡支撐調節座接口 3-2連接；參考反射鏡6和分光鏡4連接，並且與雷射幹涉儀I光軸在同一直線上；測量反射鏡2與測量反射鏡支撐座7連接且安裝到微位移調整機構3的導向機構3-3的左端，調節測量反射鏡2的通光孔和分光鏡4的通光孔位於同一直線上，且垂直入射光軸方向；微位移調整機構3的導向機構3-3上設有傳感器被測面3-4，平板電容位移傳感器11安裝在傳感器支撐座8的中間位置，且與傳感器被測面3-4相對應；傳感器支撐座8的兩端分別安裝到微位移調整機構3兩側的凸臺3-5上；如圖3所示，在驅動器9的左端安裝有驅動器推桿10，該驅動器推桿10穿過微位移調整機構3上的導向孔3-6後頂推微位移調整機構3的導向機構3-3做單自由度直線運動。
[0016]平板電容位移傳感器11測量被測面3-4與其之間的變化位移量；其中，單軸雷射幹涉儀1、測量反射鏡2、分光鏡4、參考反射鏡6組成幹涉測量光路；單軸雷射幹涉儀I發出的入射光通過通光孔3-1，然後經過分光鏡4分成兩路，一路光經過測量反射鏡2，另一路光經過參考反射鏡6，兩路反射光最後經過通光孔3-1回到單軸雷射幹涉儀I ;通過比較光程差得到微位移調整機構3的調節位移量，最後再和平板電容位移傳感器11讀數比較，實現對平板電容位移傳感器11的標定。
[0017]如圖4所示，所述的導向機構3-3採用了一個過約束的對稱平行四邊形機構，導向平穩，該機構由中間連杆和八個圓弧形柔性鉸鏈構成，圓弧形柔性鉸鏈也可用圓角形柔性鉸鏈代替。
[0018]所述的導向機構3-3的周圍設有狹縫，方便線切割穿絲。
[0019]狹縫周圍的結構起到行程限位作用，具有過行程保護的功能。
[0020]所述的微位移調整機構3的材料為殷鋼，線膨脹係數小，熱不穩定性帶來的標定誤差小。
[0021]如圖5所示，所述的分光鏡支撐調節座5上的連接孔均為腰形連接孔，便於安裝分光鏡4和調整幹涉光路。
[0022]所述的傳感器支撐座8中間兩側均具有傳感器連接接口，可以同時支撐和標定兩個/種平板電容位移傳感器11，提高標定效率。
[0023]所述的微位移調整機構3的運動軸、單軸雷射幹涉儀的檢測軸、傳感器的傳感軸這三軸共線；該布置方案從測量原理上減小了阿貝誤差和餘弦誤差。
[0024]本發明的工作過程為:安裝平板電容位移傳感器11之後，以初始位置為標定的起始零點。將平板電容位移傳感器11的電源打開，等待一段時間，待平板電容位移傳感器11顯示數值穩定後，開始記錄傳感器讀數。之後，驅動器9以I μπι的增量增加，待平板電容位移傳感器11數值穩定後，記錄測量數值。在同樣的環境下，連續多次標定，將測得的幾組數據求平均後即得到標定數據。進一步處理數據可以得到平板電容位移傳感器的解析度、線性度、重複測量精度等特性。其中，單軸雷射幹涉儀I發出的入射光先後經過通光孔和分光鏡4，分為兩路，一路經過測量反射鏡2，另一路經過參考反射鏡6。當驅動器9通過驅動器推桿10推動導向機構運動時，測量反射鏡2產生位移，測量光和參考光產生光程差，將單軸雷射幹涉儀I讀數和平板電容位移傳感器11讀數比較，從而實現對平板電容位移傳感器11的標定。
【權利要求】
1.平板電容位移傳感器標定裝置，其特徵是，雷射幹涉儀(I)發出的測量光束通過微位移調整機構(3)上的通光孔(3-1)後入射到分光鏡(4)處，分光鏡(4)與分光鏡支撐調節座(5)連接，分光鏡支撐調節座(5)與微位移調整機構(3)上的分光鏡支撐調節座接口(3-2)連接；參考反射鏡(6)和分光鏡(4)連接，並且與雷射幹涉儀(I)光軸在同一直線上；測量反射鏡(2)與測量反射鏡支撐座(7)連接且安裝到微位移調整機構(3)的導向機構(3-3)的左端，調節測量反射鏡(2)的通光孔和分光鏡⑷的通光孔位於同一直線上，且垂直入射光軸方向；微位移調整機構(3)的導向機構(3-3)上設有傳感器被測面(3-4)，平板電容位移傳感器(11)安裝在傳感器支撐座(8)的中間位置，且與傳感器被測面(3-4)相對應；傳感器支撐座(8)的兩端分別安裝到微位移調整機構(3)兩側的凸臺(3-5)上；在驅動器(9)的左端安裝有驅動器推桿(10)，該驅動器推桿(10)穿過微位移調整機構(3)上的導向孔(3-6)後頂推微位移調整機構(3)的導向機構(3-3)做單自由度直線運動。
2.根據權利要求1所述的平板電容位移傳感器標定裝置，其特徵在於，所述的導向機構(3-3)採用了一個過約束的對稱平行四邊形機構，該機構由中間連杆和八個圓弧形柔性鉸鏈構成，圓弧形柔性鉸鏈也可用圓角形柔性鉸鏈代替。
3.根據權利要求1所述的平板電容位移傳感器標定裝置，其特徵在於，所述的微位移調整機構(3)的材料為殷鋼。
4.根據權利要求1所述的平板電容位移傳感器標定裝置，其特徵在於，所述的傳感器支撐座(8)中間兩側均具有傳感器連接接口。
【文檔編號】G01B7/02GK104048588SQ201410290740
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月25日 優先權日:2014年6月25日
【發明者】張德福, 郭抗, 李顯凌, 李朋志 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所