CN104048588B - 平板电容位移传感器标定装置 - Google Patents

Abstract

平板电容位移传感器标定装置，属于传感器标定技术领域，为了克服现有技术中标定装置的标定行程小；不能进行连续的实时标定；并且传感器其标定精度有限的缺点；激光干涉仪发出的光通过微位移调整机构后入射到分光镜；分光镜安装到微位移调整机构上；参考反射镜和分光镜连接，并且与单轴激光干涉仪光轴在同一直线上；测量反射镜安装到微位移调整机构的导向机构左端，调节测量反射镜和分光镜的通光孔位于同一直线上；导向机构前端设有传感器被测面，平板电容位移传感器安装在传感器支撑座的中间；支撑座的两端分别安装到微位移调整机构两侧的凸台上；在驱动器的左端安装有驱动器推杆，该驱动器推杆顶推微位移调整机构的导向机构。

Description

平板电容位移传感器标定装置

技术领域

本发明涉及一种平板电容位移传感器标定装置，属于传感器标定技术领域。

背景技术

光刻投影物镜是超大/极大规模集成电路制造工艺中的关键设备，近年来随着集成电路线宽不断减小，光刻投影物镜的分辨率逐渐提高。不断提高的光学装备整机性能要求其投影物镜具有更高的数值孔径(NA)、更小的***波像差。但是，物镜的光学元件检测和***装配集成时存在误差，为了达到理想的补偿效果，微位移调节过程中都需要对光学元件的位置进行检测以保证物镜良好的性能。平板电容式位移传感器是调整机构微位移调节时常用的一种精密检测仪器。它是一种利用非接触电容式原理进行精密测量的仪器，具有信噪比大，灵敏度高和操作方便等优点。

在微位移检测试验中，随着试验次数的增多，电容传感器会造成精度损失和偏差，检测误差逐渐增大，影响物镜的补偿效果。对于新的传感器，尽管出厂前标定过，但是经过长途运输，最终的使用环境和运输环境不一致，要求装入投影物镜前必须对电容位移传感器重新标定。通过分析判断其实际位移量，校验并补偿传感器的精度，以保证调整机构位移补偿量的准确性。

专利CN 203100671于2013年公开了一种位移传感器的标定装置，在该装置的基板上开设有位移标定滑槽，内穿设有滑动件，标定时移动滑动件改变位移传感器移动端与固定端之间的位移，通过与之相连接的工作电脑对比分析进行标定。但是，该标定装置的标定行程小；只能针对五个离散的位置点进行标定校验，不能进行连续的实时标定；并且传感器其标定精度有限(≤1％)。

发明内容

为了克服现有技术中标定装置的标定行程小；不能进行连续的实时标定；并且传感器其标定精度有限的缺点，本发明提供一种平板电容式位移传感器标定装置，能够在模拟真实使用环境的千级洁净室对平板电容位移传感器进行标定，得到传感器的分辨率、线性度和重复测量精度指标。

为了解决上述技术问题，本发明采用下面的技术方案实现：

平板电容位移传感器标定装置，其特征是，激光干涉仪发出的测量光束通过微位移调整机构上的通光孔后入射到分光镜处，分光镜与分光镜支撑调节座连接，分光镜支撑调节座与微位移调整机构上的分光镜支撑调节座接口连接；参考反射镜和分光镜连接，并且与激光干涉仪光轴在同一直线上；测量反射镜与测量反射镜支撑座连接且安装到微位移调整机构的导向机构的左端，调节测量反射镜的通光孔和分光镜的通光孔位于同一直线上，且垂直入射光轴方向；微位移调整机构的导向机构上设有传感器被测面，平板电容位移传感器安装在传感器支撑座的中间位置，且与传感器被测面相对应；传感器支撑座的两端分别安装到微位移调整机构两侧的凸台上；在驱动器的左端安装有驱动器推杆，该驱动器推杆穿过微位移调整机构上的导向孔后顶推微位移调整机构的导向机构做单自由度直线运动。

本发明的有益效果是：应用于平板电容位移传感器的标定，在标定校验时只需推动驱动器改变位移传感器移动端与固定端之间的位移，再通过单轴激光干涉仪读数对比分析即可，操作简便，提高了标定的工作效率。此外，该装置的阿贝误差和余弦误差小，标定精度高。标定后的传感器满足光刻投影物镜调整机构使用要求，达到光学***补偿效果，提高光学***性能。

附图说明

图1是本发明平板电容位移传感器标定装置的结构示意图。

图2是本发明所述的微位移调整机构的结构示意图。

图3是图1中A-A的剖视示意图。

图4是本发明所述的导向机构结构示意图。

图5是本发明所述的分光镜支撑调节座结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步详细说明。

如图1-2所示，平板电容位移传感器标定装置，包括微位移调整机构3，微位移调整机构3安装到气浮隔振平台上；激光干涉仪1发出的测量光束通过微位移调整机构3上的通光孔3-1后入射到分光镜4处，分光镜4与分光镜支撑调节座5连接，分光镜支撑调节座5与微位移调整机构3上的分光镜支撑调节座接口3-2连接；参考反射镜6和分光镜4连接，并且与激光干涉仪1光轴在同一直线上；测量反射镜2与测量反射镜支撑座7连接且安装到微位移调整机构3的导向机构3-3的左端，调节测量反射镜2的通光孔和分光镜4的通光孔位于同一直线上，且垂直入射光轴方向；微位移调整机构3的导向机构3-3上设有传感器被测面3-4，平板电容位移传感器11安装在传感器支撑座8的中间位置，且与传感器被测面3-4相对应；传感器支撑座8的两端分别安装到微位移调整机构3两侧的凸台3-5上；如图3所示，在驱动器9的左端安装有驱动器推杆10，该驱动器推杆10穿过微位移调整机构3上的导向孔3-6后顶推微位移调整机构3的导向机构3-3做单自由度直线运动。

平板电容位移传感器11测量被测面3-4与其之间的变化位移量；其中，单轴激光干涉仪1、测量反射镜2、分光镜4、参考反射镜6组成干涉测量光路；单轴激光干涉仪1发出的入射光通过通光孔3-1，然后经过分光镜4分成两路，一路光经过测量反射镜2，另一路光经过参考反射镜6，两路反射光最后经过通光孔3-1回到单轴激光干涉仪1；通过比较光程差得到微位移调整机构3的调节位移量，最后再和平板电容位移传感器11读数比较，实现对平板电容位移传感器11的标定。

如图4所示，所述的导向机构3-3采用了一个过约束的对称平行四边形机构，导向平稳，该机构由中间连杆和八个圆弧形柔性铰链构成，圆弧形柔性铰链也可用圆角形柔性铰链代替。

所述的导向机构3-3的周围设有狭缝，方便线切割穿丝。

狭缝周围的结构起到行程限位作用，具有过行程保护的功能。

所述的微位移调整机构3的材料为殷钢，线膨胀系数小，热不稳定性带来的标定误差小。

如图5所示，所述的分光镜支撑调节座5上的连接孔均为腰形连接孔，便于安装分光镜4和调整干涉光路。

所述的传感器支撑座8中间两侧均具有传感器连接接口，可以同时支撑和标定两个/种平板电容位移传感器11，提高标定效率。

所述的微位移调整机构3的运动轴、单轴激光干涉仪的检测轴、传感器的传感轴这三轴共线；该布置方案从测量原理上减小了阿贝误差和余弦误差。

本发明的工作过程为：安装平板电容位移传感器11之后，以初始位置为标定的起始零点。将平板电容位移传感器11的电源打开，等待一段时间，待平板电容位移传感器11显示数值稳定后，开始记录传感器读数。之后，驱动器9以1μm的增量增加，待平板电容位移传感器11数值稳定后，记录测量数值。在同样的环境下，连续多次标定，将测得的几组数据求平均后即得到标定数据。进一步处理数据可以得到平板电容位移传感器的分辨率、线性度、重复测量精度等特性。其中，单轴激光干涉仪1发出的入射光先后经过通光孔和分光镜4，分为两路，一路经过测量反射镜2，另一路经过参考反射镜6。当驱动器9通过驱动器推杆10推动导向机构运动时，测量反射镜2产生位移，测量光和参考光产生光程差，将单轴激光干涉仪1读数和平板电容位移传感器11读数比较，从而实现对平板电容位移传感器11的标定。

Claims (4)

1.平板电容位移传感器标定装置，其特征是，激光干涉仪(1)发出的测量光束通过微位移调整机构(3)上的通光孔(3-1)后入射到分光镜(4)处，分光镜(4)与分光镜支撑调节座(5)连接，分光镜支撑调节座(5)与微位移调整机构(3)上的分光镜支撑调节座接口(3-2)连接；参考反射镜(6)和分光镜(4)连接，并且与激光干涉仪(1)光轴在同一直线上；测量反射镜(2)与测量反射镜支撑座(7)连接且安装到微位移调整机构(3)的导向机构(3-3)的左端，调节测量反射镜(2)的通光孔和分光镜(4)的通光孔位于同一直线上，且垂直激光干涉仪(1)的光轴方向；微位移调整机构(3)的导向机构(3-3)上设有传感器被测面(3-4)，平板电容位移传感器(11)安装在传感器支撑座(8)的中间位置，且与传感器被测面(3-4)相对应；传感器支撑座(8)的两端分别安装到微位移调整机构(3)两侧的凸台(3-5)上；在驱动器(9)的左端安装有驱动器推杆(10)，该驱动器推杆(10)穿过微位移调整机构(3)上的导向孔(3-6)后顶推微位移调整机构(3)的导向机构(3-3)做单自由度直线运动。

2.根据权利要求1所述的平板电容位移传感器标定装置，其特征在于，所述的导向机构(3-3)采用了一个过约束的对称平行四边形机构，该平行四边形机构由中间连杆和八个圆弧形柔性铰链构成，圆弧形柔性铰链也可用圆角形柔性铰链代替。

3.根据权利要求1所述的平板电容位移传感器标定装置，其特征在于，所述的微位移调整机构(3)的材料为殷钢。

4.根据权利要求1所述的平板电容位移传感器标定装置，其特征在于，所述的传感器支撑座(8)中间两侧均具有传感器连接接口。