一種換位機構的製作方法
2023-10-08 09:29:19 5
專利名稱：一種換位機構的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於光學檢測、光學記錄、雷射系統等技術領域，具體涉及用於光學系統檢測的換位機構。本實用新型能夠應用於光學零件面形檢測、光學系統像差測量、雷射輸出波前實時測試等，尤其適用於光刻設備中的光學系統和光學器件的檢測。
背景技術：
在光學系統或設備中，能經常需要對光學系統、光學設備或其所包括的光學器件進行各種參數的檢測，例如像差檢測等。以光刻機為例，其核心是一套高精度的投影成像系統。而由于波像差的存在會影響投影成像的精確度，從而影響光刻加工的質量。目前，光刻機的像差檢測的基本原理是利用待測光刻機投影物鏡系統對某種特殊設計的專用掩模標記(其作為光學檢測樣品)進行曝光，將待測系統波像差包含到掩模標記的成像信息中；再通過某種方法從包含了系統像差的成像信息中反推出系統像差的大小。通常，需要一組(若干個)掩模光柵標記的成像信息才能檢測和反算出像差。因此就需要專門的機構對不同的掩膜光柵標記進行切換，從而得到不同的成像信息。圖1所示為用於雙模式像差檢測的掩模光柵標記的示意圖。如圖1所示，在該雙模式像差檢測過程中需要四個掩膜光柵標記，可分為兩組，圖1中的a圖和b圖示意地表示了快速檢測模式所用標記，a圖為橫向光柵標記，b圖為縱向光柵標記,需聯立二者的成像信息才能反算出像差。c圖和d圖示意地表示了精確檢測模式下的橫向光柵和縱向光柵，二者與前兩者的區別在於光柵較密，其檢測精度較高。所述四個掩模光柵標記統一集成在一塊掩模板上。針對四個不同的檢測標記，檢測系統的機械結構應能實現4個位置的精確定位，對於光刻機的投影物鏡的檢測系統中多米用一維宏動直線電機實現多個掩模標記之間的切換，實際上一維宏動直線電機主要功能是驅動掩模上光刻圖案的移動調整。且掩模臺子系統結構相當複雜，零部件相當繁多，所佔體積空間也較大，不宜專門用於投影系統像差等參數的檢測，而對於投影物鏡的專用檢測系統尚無精簡的機構。可見，在現有技術中，掩模光柵標記的換位常常被複合在調整掩模板的一維宏動直線電機上，實際上屬於掩模臺直線電機的一個附加功能，而並未有針對光學投影元件檢測的專用機構，此外還需要配備有一套測量系統，整個機構相複雜。
實用新型內容(一 )要解決的技術問題本實用新型所要解決的技術問題是提出一種專用於光學系統檢測的換位機構，以解決現有的換位機構不具備獨立的換位定位機構，而使換位機構附加於驅動電機時機構複雜的缺點。( 二 )技術方案為解決上述技術問題，本實用新型提出一種換位機構，包括用於承載光學檢測樣品的載物臺和定位機構，所述定位機構由定位槽件和定位塊構成，其中，所述載物臺在X方向上的運動被限制，在Y方向上能夠自由移動，所述X方向和Y方向相互垂直且位於水平面內；所述定位槽件固定連接於所述載物臺，並且具有一個內凹的定位槽；所述定位塊包括外凸的定位部，所述定位部能夠與所述定位槽緊密嵌合，並且，所述定位塊在Y方向上的運動被限制，在X方向上能夠朝向或遠離所述定位槽件移動，以使所述定位部移進或移出所述定位槽。根據本實用新型的一種具體實施方式
，所述定位槽件與定位塊均呈平板狀，且其主平面均平行於水平面；所述定位塊的定位部呈三角形，所述定位槽件的定位槽呈內凹的V形。根據本實用新型的一種具體實施方式
，所述定位塊的定位部呈圓錐體形，所述定位槽件的定位槽呈相應的圓錐孔形。根據本實用新型的一種具體實施方式
，所述定位塊的定位部呈圓臺體形，所述定位槽件的定位槽呈相應的圓臺孔形。根據本實用新型的一種具體實施方式
，還包括與所述定位塊相連接的驅動電機，該驅動電機用於驅動定位塊在X方向上水平移動。根據本實用新型的一種具體實施方式
，所述定位槽件、定位塊和驅動電機均具有多個，且每個定位槽件對應一個定位塊，其中所述每個定位槽件與相應的定位塊的高度一致，並且，所述多個定位槽件在Y方向上相互錯開特定的距離，所述多個定位塊在Y方向上位於同一位置。根據本實用新型的一種具體實施方式
,所述多個定位槽件共同固定於定位槽件框架上，該定位槽件框架與所述載物臺固定連接。根據本實用新型的一種具體實施方式
，與所述多個定位塊連接的多個驅動電機固定在電機框架上，該電機框架被固定以至在Y方向上的運動被限制。本實用新型還提出一種光學檢測樣品平臺，其包括上述換位機構，並且，所述光學檢測樣品平臺還包括基架，所述基架上安裝所述電機框架；所述基架包括有導軌，所述載物臺包括與該滑軌配合的導槽，通過導槽與導軌之間的相對滑動，所述載物臺能夠相對於基架在Y方向上進行平行滑動。根據本實用新型的一種具體實施方式
，在所述載物臺上還固定有用於支持所述光學檢測樣品的支承臺。(三)有益效果本實用新型的換位機構能過定位槽件和定位塊的配合，結構精簡,成本低廉,不僅能實現光學樣品換位機構的定位和換位功能，而且操作簡便。
圖1為現有技術中用於雙模式像差檢測的掩模光柵標記的示意圖；圖2為本實用新型的第一實施例的單層換位機構的結構示意圖；圖3為本實用新型的第二實施例的單層換位機構的結構示意圖；圖4為本實用新型的第三實施例的單層換位機構的結構示意圖；圖5為本實用新型的第四實施例的多層換位機構的定位機構的示意圖；圖6為圖5所示的第四實施例的多層換位機構的定位機構的頂視圖；[0025]圖7為本實用新型的第五實施例的光學檢測樣品平臺的分解結構示意圖；圖8為本實用新型的第五實施例的光學檢測樣品平臺的頂部側視圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明。本實用新型根據斜面分力產生動力的原理，結合投影物鏡的專用檢測系統的實際功能需求，設計一種換位機構，以對於所承載的光學檢測樣品在水平一維方向上進行精確定位。本實用新型的換位機構包括一個載物臺，該載物臺呈平板狀，且其主平面與水平面平行。該載物臺用於承載光學檢測樣品，為了配合檢測樣品在水平一維方向上的定位，該載物臺在水平面的一個方向上的運動被限制，而在垂直於該方向上能夠自由移動。為了描述方便，我們以直角維坐標系來表示上述運動方向。我們以X、Y方向為水平面上的兩個相互垂直的方向，Z方向為垂直於水平面的方向，並假設載物臺的X方向上的運動被限制，則該載物臺能夠在Y方向上自由移動。為了使載物臺能夠在Y方向上被精確定位，本實用新型的換位機構中包括有定位機構，該定位機構由一個定位槽件和定位塊構成。其中，定位槽件固定連接於載物臺的一個側邊，並且具有一個內凹的定位槽；定位塊是與定位槽件相配合的一個部件，其具有外凸的定位部，該定位部與定位槽的形狀完全吻合，以至於其能夠緊密地嵌合於所述定位槽中。必須注意的是，為了實現載物臺在Y方向上的定位，定位塊在X方向上能夠自由運動，但在Y方向上的運動被限制，並且，當該定位塊在X方向上靠近所述定位槽件運動時，恰好能夠使得所述定位部嵌合於定位槽件的定位槽中。由於定位槽件固接於載物臺，而載物臺在X方向上的運動被限制，因此定位塊成X方向上的運動通過定位部與定位槽的相互作用而轉化為定位槽件在Y方向上的運動，從而定位槽件帶動載物臺在Y方向上運動。當定位部完全嵌合於定位槽中時，完成載物臺在Y方向上的精確定位。圖2是本實用新型的第一實施例的換位機構的結構示意圖。如圖2所示，本實用新型的換位機構包括載物臺1、定位槽件2和定位塊3。該實施例中，載物臺I呈矩形的平板狀，具有四條側邊，且其主平面平行於水平面，其中相對的兩條側邊平行於水平面上的X方向，另兩條側邊平行於水平面上的Y方向(與X方向垂直)。該載物臺I用於承載光學檢測樣品，並且其在X方向上的運動被限制，而在Y方向上能夠自由地滑動。由此，當光學檢測樣品被放置並固定於該載物臺I上時，其能夠在水平面上的Y方向運動。在該載物臺I的平行於X方向的一條側邊上固定連接有一個定位槽件2。在該實施例中，定位槽件2也呈矩形的平板狀，其主平面也平行於水平面，其通過一條側邊與載物臺I的相應側邊緊密連接。該定位槽件2的平行於Y方向的一側開有一個定位槽，該定位槽是一個內凹的槽形。所述定位塊3是一個與定位槽件2相配合以使定位槽件2在Y方向上精確定位的部件。定位塊3包括一個外凸的定位部，該定位部朝向與所述定位槽件2的定位槽。定位塊3在X方向上能夠朝向或背離定位槽件而自由運動，但在Y方向上的運動被限制。並且，當該定位塊3在X方向上靠近所述定位槽件2運動時，恰好能夠使得所述定位部嵌合於定位槽件的定位槽中。在該實施例中，定位塊3也呈平板狀，其主平面也平行於水平面，且其定位部位於定位塊3的朝向定位槽件2的一側。並且，該定位部呈一個等腰三角形，其頂角正對所述定位槽件2。由此，整個定位塊3呈現一個前尖後平的形狀，如圖2所示。與之相對應的，定位槽件2的定位槽具有與所述定位部完全吻合的形狀，即定位槽呈現一個類似於定母V的內凹形，(或稱內凹的V形)，使得定位塊3的定位部能夠無阻礙地、緊密嵌合於所述定位槽中。由此，由於定位塊3在Y方向上的運動被限制，當定位塊3在X方向上朝向定位槽件2移動時，定位塊2的定位部能夠滑入定位槽中，並且，當定位槽件沒有處於其定位的位置時，定位部的側邊與定位槽的V形的側邊相互產生力的作用，迫使定位槽件在Y方向上移動，使得定位部完全嵌合於定位槽中，此時，與定位槽件相固接的載物臺I達到其所需的Y方向上的定位位置。在該實施例中，定位塊3與一個驅動電機4相連，在驅動電機4能夠驅動定位塊3在X方向上水平移動。由此，在該驅動電機4的的驅動下，定位塊3的定位部能夠滑進或移出定位槽件2的定位槽。由於定位塊3的定位部是一個三角形的板狀，因此，當定位塊的定位部完全嵌合於定位槽件的定位槽中時，定位塊能夠約束定位槽件2在Y方向上的平移、X方向上的旋轉和Z方向上的旋轉三個運動自由度，從而能夠滿足光學檢測樣品在一維方向上(Y方向上)的定位要求。然而，對於要求更多自由度約束的光學檢測樣品的定位時,也可能改變定位槽件與定位塊的形狀和結構來實現。圖3和圖4是本實用新型的第二、第三實施例的換位機構的結構示意圖。其中，該換位機構的結構與前面所述實施例基本相同，所不同的在於定位機構的不同。在圖3所示的第二實施例中，定位塊3』的定位部是一個圓錐體形，而非三角的平板狀。相應的，定位槽件2』的定位槽的形狀也呈一個內凹的圓錐體形，或稱圓錐孔，且其輪廓與定位部的圓錐體形一致。由此，當定位塊3』的圓錐體定位部在驅動電機4的驅動下也能嵌合於定位槽部實現定位。並且，由於圓錐體形構造的定位塊，該換位機構還能夠限制定位槽件2』在Z方向上的移動，從而特別適合於對於Z方向上的移動也有自由度限制要求的光學檢測樣品的定位。在圖4所示的第三實施例中，定位塊3」大至呈一圓柱體形，其朝向定位槽件的前部的定位部是一個底面積較大、頂面積較小的圓臺體形(圖中因角度問題未能顯示)。相應的，定位槽件2」的定位槽的形狀也呈一個內凹的圓臺體形，或稱圓臺孔。與圖3所示的實施例相似的，該實施例也能實現Z方向上的運動限位。上述實施例實現的是一種單層的換位機構，僅能實現單個光學檢測樣品的定位。下面描述能夠實現在多個光學檢測樣品之間的自由切換，且換位過程與定位過程同時進行的多層換位機構。該換位機構能夠快捷地進行快速檢測模式與精確檢測模式切換，對光學系統進行快速檢測與精確檢測。圖5是本實用新型的第四實施例的四層換位機構的定位機構的示意圖。與前面描述的實施例不同的是，該換位機構的定位機構包括四個定位槽件21、22、23、24和四個定位塊31、32、33、34，四個定位塊分別與驅動電機41、42、43、44相連接。同樣的，四個定位槽件在X方向上的運動被限制，而四個定位塊在Y方向上的運動被限制。每個定位槽件、定位塊和驅動電機的結構與實施例一中所描述的相同，在此不再贅述。所不同的是，四個定位槽件不直接與載物臺(圖5中未顯示)相連接，而是共同固定於一個定位槽件框架5上，該定位槽件框架5是一個具有穩定結構的框體部件，在其的一側固定該四個定位槽件，另一側則與載物臺I固定連接。相應的，四個驅動電機則固定在一個電機框架6上,該電機框架6被固定以至在Y方向上的運動被限制。所述四個定位槽件和四個電機被固定的位置在Z方向上的相同高度，以便四個電機能夠分別驅動四個定位塊與定位槽件相嵌合。然而，在水平面的Y方向上，所述四個定位槽件21、22、23、24相互錯開一個距離，而所述四個電機41、42、43、44則在水平Y方向上位於同一位置，由此，當四個電機分別驅動不同的定位塊嵌合於定位槽件時，能夠實現載物臺在Y方向上的四個不同位置的定位。圖6顯示了本實用新型的該第四實施例的換位機構的定位機構在頂視圖。如圖6所示，在該實施例中，四個定位槽件在Y方向上從下至上依次錯開距離△(!，而四個定位塊在Y方向上完全重合。圖7和圖8顯不了本實用新型的第五實施例的結構不意圖，基中圖7是分解不意圖，圖8是頂部側視圖。該第五實施例是一個光學檢測樣品平臺，其包括了上述換位機構。如圖7所示，該實施例的光學檢測樣品平臺由固定部和運動部組成，固定部包括水平放置的基架7和在基架7上固定安裝的部件。基架7呈大致的矩形，具有四條側邊。在基架7上兩條相對的側邊上安裝有相互平行的導軌71、72，兩個導軌均平行於位於水平面上Y方向。在基架7的平行於X方向上的一條側邊上固定有電機框架6,所述電機框架6垂直於水平面安裝，用於固定多個驅 動電機。在該實施例中，採用四個電機，其結構和安裝方式與第四實施例相同，在此不再贅述。在基架7的上部安裝有運動部，運動部包括載物臺I和在載物臺I上固定的其他部件。在載物臺I的下部具有與所述導軌71、72相配合的兩條平行的導槽11、12。通過導槽與導軌之間的相對滑動，載物臺I能夠相對於基架I在Y方向上進行平行滑動。在載物臺的靠近電機框架6的一側固定有定位槽件框架5,其用於固定多個定位槽件。在該實施例中，定位槽件與定位槽件框架5的結構和位置關係與第四實施例相同，在此也不再贅述。同樣的，所述四個定位槽件和四個電機被固定的位置在Z方向上的相同高度，以便四個電機能夠分別驅動四個定位塊與定位槽件相嵌合。由此，當四個電機分別驅動不同的定位塊嵌合於定位槽件時，能夠實現載物臺在Y方向上的四個不同位置的定位。在圖7和圖8中，還顯示了當該光學檢測樣品平臺上固定有光學檢測樣品時的結構，在該實施例中，光學檢測樣品為掩膜板9，掩膜板9由一掩膜支承臺8支承，該掩膜支承臺8固定於載物臺I上。但本實用新型並不限於此，本實用新型的換位機構和相應的平臺也可以用於承載和精確定位其他光學樣品。圖1所示的四種圖案a、b、c、d沿Y方向依次排列，並且放置在載物臺上，它們之間的距離為Λ d，這與四層V型塊在Y方向的距離保持一致，當第一層V型槽21與V型塊31相嚙合時，掩模板位於Y軸的近端，圖案d正位於工作區域，當第二層V型槽22與V型塊32相嚙合時，載物臺會向Y軸遠端方向移動Λ d，此時圖案c便進入了工作區域，依次類推，每移動一個Λ d，圖案便切換一次。在上述各實施例中，所述驅動電機4優選為直線電機。直線電機可直接輸出一維的直線運動，無需另外的運動轉換機構，如果採用通常的旋轉電機，則需加裝把旋轉運動變換為直線運動的機構，會使整機結構變得複雜，也降低了系統的可靠性。此外，所述定位機構的定位槽件和定位塊的數量、形狀、錯開距離等都可以由本領域技術人員根據實際應用的需要進行變化，並且這種變化均應視為涵蓋在本實用新型的保護範圍內。以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種換位機構，包括載物臺，其特徵在於，還包括定位機構，所述定位機構由定位槽件和定位塊構成，其中， 所述載物臺在X方向上的運動被限制，在Y方向上能夠自由移動，所述X方向和Y方向相互垂直且位於水平面內； 所述定位槽件固定連接於所述載物臺，並且具有一個內凹的定位槽； 所述定位塊包括外凸的定位部，所述定位部能夠與所述定位槽緊密嵌合，並且，所述定位塊在Y方向上的運動被限制，在X方向上能夠朝向或遠離所述定位槽件移動，以使所述定位部移進或移出所述定位槽。
2.如權利要求1所述的換位機構，其特徵在於，所述定位槽件與定位塊均呈平板狀，且其主平面均平行於水平面；所述定位塊的定位部呈三角形，所述定位槽件的定位槽呈內凹的V形。
3.如權利要求1所述的換位機構，其特徵在於，所述定位塊的定位部呈圓錐體形，所述定位槽件的定位槽呈相應的圓錐孔形。
4.如權利要求1所述的換位機構，其特徵在於，所述定位塊的定位部呈圓臺體形，所述定位槽件的定位槽呈相應的圓臺孔形。
5.如權利要求1所述的換位機構，其特徵在於，還包括與所述定位塊相連接的驅動電機，該驅動電機用於驅動定位塊在X方向上水平移動。
6.如權利要求5所述的換位機構，其特徵在於，所述定位槽件、定位塊和驅動電機均具有多個，且每個定位槽件對應一個定位塊，其中 所述每個定位槽件與相應的定位塊的高度一致，並且，所述多個定位槽件在Y方向上相互錯開特定的距離，所述多個定位塊在Y方向上位於同一位置。
7.如權利要求6所述的換位機構，其特徵在於，所述多個定位槽件共同固定於定位槽件框架上，該定位槽件框架與所述載物臺固定連接。
8.如權利要求7所述的換位機構，其特徵在於，與所述多個定位塊連接的多個驅動電機固定在電機框架上，該電機框架被固定以至在Y方向上的運動被限制。
9.一種光學檢測樣品平臺，其特徵在於，包括如權利要求8所述的換位機構，並且， 所述光學檢測樣品平臺還包括基架，所述基架上安裝所述電機框架； 所述基架包括有導軌，所述載物臺包括與該滑軌配合的導槽，通過導槽與導軌之間的相對滑動，所述載物臺能夠相對於基架在Y方向上進行平行滑動。
10.如權利要求9所述的光學檢測樣品平臺，其特徵在於，在所述載物臺上還固定有用於支持所述光學檢測樣品的支承臺。
專利摘要本實用新型公開了一種換位機構，包括用於承載光學檢測樣品的載物臺和定位機構，所述定位機構由定位槽件和定位塊構成，所述載物臺在水平面上的X方向上的運動被限制，在水平面上且垂直於X方向的Y方向上能夠自由移動；所述定位槽件固定連接於所述載物臺，並且具有一個內凹的定位槽，所述定位塊包括外凸的定位部，所述定位部能夠與所述定位槽緊密嵌合，並且，所述定位塊在Y方向上的運動被限制，在X方向上能夠朝向或遠離所述定位槽件移動，以使所述定位部移進或移出所述定位槽。本實用新型還提出了具有多層定位功能的換位機構和包括換位機構的檢測樣品平臺。本實用新型結構簡單，成本低廉，能通過簡便地操作實現檢測樣品的定位和換位。
文檔編號G03F7/20GK203025475SQ201220652820
公開日2013年6月26日 申請日期2012年11月30日 優先權日2012年11月30日
發明者齊威, 齊月靜, 劉廣義, 韓曉泉 申請人:中國科學院光電研究院