一種光學系統局部環境控制單元的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光刻投影物鏡環境控制領域，具體涉及一種光學系統局部環境控制單
J L.ο
【背景技術】
[0002]光刻投影物鏡是一種超精密光學系統。隨著加工和檢測精度的提高，環境空間內的溫度和潔凈度引起的誤差占的比例越來越高，因此用于保障關鍵部分的高穩定氣浴條件是研制的重點和前提。然而為光刻投影物鏡制造和檢測的全流程設備提供所有范圍空間氣浴精密控制維護成本頗高，且不易實現溫度波動度小于±0.05°C的嚴格控制，一種光學系統局部環境控制單元是超精密光學系統必備的配套裝備，是保障超精密設備內部環境控制技術的重點和核心。
[0003]高精度光學干涉檢測是實現超高精密光學系統研發的關鍵工藝過程，以干涉檢測測量為例，光學元件的面形和曲率半徑都需要達到納米級測量精度，要求區域內的基準溫度范圍為22±0.1°C，實驗設備在區域內任意測試點溫度波動值優于0.05°C /72小時，溫度均勻性在區域內任意兩點(間距400mm及以內)的溫差不超0.05°C，相對濕度50% -55%RH可調，潔凈度達到千級凈化標準，光學系統局部環境控制單元向目標區域內提供溫度受控、濕度受控和層流處理后的空氣，以滿足上述嚴格的環境條件。
[0004]在光刻投影物鏡機構裝調過程中，電容傳感器為調節機構提供精密位移基準，決定了調節機構的性能。利用激光干涉儀標定電容傳感器性能的參數中，測量噪聲、穩定性、線性度和重復性對環境溫度非常敏感，直接影響標定結果。因此，需要一種局部環境控制單元，加入隔熱裝置，通過溫度控制保障穩定的測量環境條件。
[0005]可調機構六軸測試臺整個系統包括被測對象、光路測量裝置和工裝平臺三部分，由于在測量過程中使用多路多軸干涉儀，因此對于局部環境空間內的溫度穩定性和潔凈度有著極高要求，需要對關鍵區域使用隔離罩等手段進行保護，確保可調機構六軸測試臺結果的準確性。
[0006]現有局部環境控制的設計方法主要利用基建的潔凈工程，通過中央溫度控制整個潔凈間的溫度穩定性，該實現方法成本頗大，維護不易，尤其是在目標區域實驗品調試階段，出入人員與物品帶來的氣流波動非常明顯，且往往需要較嚴格環境目標區域空間較小，該傳統方法浪費資源嚴重。
[0007]公開號為CN102564299A的中國專利公開了一種提高目標空間溫度穩定性的實現裝置及方法，發明應用于干涉儀等需要高溫度穩定性的裝置，可以實現長時間的高溫度穩定性。該實現裝置包括內殼、外殼、靜壓箱體、過濾器，以及內殼目標空間中的第一介質和內殼、外殼中間填充的第二介質。這種裝置應用場合符合局部環境控制的條件要求，但是其設計采用氣流從水平方向右側頂端流向對側底端的方式，不利于被控區域整體浸沒在氣浴環境中，而且通過氣流運動路徑，內殼內的區域顆粒物容易堆積，不能達到維持長時間潔凈度要求。
[0008]—種光學系統局部環境控制單元在22±0.1°C的初始自然風條件下，提供穩定度不低于±0.05°C，達到千級潔凈度的局部區域封閉空間，目標區域可以移動并且調節大小(不大于1.6m*l.6m*2m)，通過閉環控制過程保證引入一定熱源等干擾的前提下，控制精度不受影響。
[0009]公開號為CN102193565A的中國專利公開了一種氣浴控溫裝置及方法，裝置包括:氣浴板、進風口、第一氣簾和第二氣簾，第一氣簾和第二氣簾相互垂直放置，位于孔板的同偵k該發明氣浴控溫裝置及方法實現了對精密機械儀器進行控溫時，氣浴全區域覆蓋最大化，通過垂直氣浴和水平氣浴復合疊加，實現了對分散結構的均勻控溫。在該發明中未提及溫度控制和采集過程，僅通過結構形式的改進達到空氣溫度均勻的效果，沒有使用算法對目標區域進行智能控制，不適合復雜環境場合。
【發明內容】
[0010]本發明的目的在于提出一種光學系統局部環境控制單元，目的在于解決制造光刻投影物鏡時，在光學系統加工、檢測等工藝過程中，局部關鍵空間氣浴環境的溫度、潔凈度不穩定，導致測量精度低、重復性差等問題。
[0011]本發明解決技術問題所采用的技術方案如下:
[0012]—種光學系統局部環境控制單元，包括人機交互界面、主控單元、空氣調節供給單元和環境控制單元；
[0013]人機交互界面與主控單元之間通過串行通信總線連接，主控單元與空氣調節供給單元之間通過串行通信總線連接，串行通信總線距離為l_3m，空氣調節供給單元與環境控制單元之間通過軟連接管連接，軟連接管距離為l-3m，環境控制單元與主控單元之間通過以LEM0接插件形式接插的信號、電源線纜相連接，信號、電源線纜距離為l-3m。
[0014]本發明的有益效果是:本發明結構簡易，造價低；在光學系統加工、檢測等工藝過程中，能夠很好的控制局部關鍵空間氣浴環境的溫度、潔凈度，使其相對穩定，測量精度高、重復性好。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的一種光學系統局部環境控制單元結構示意圖；
[0016]圖2為本發明靜壓箱內高效過濾器布局俯視示意圖；
[0017]圖3為本發明靜壓箱內均風板和潔凈燈布局俯視示意圖；
[0018]圖4為本發明的氣浴孔不意圖；
[0019]其中:1、人機交互界面，2、主控單元，3、空氣調節供給單元，4、環境控制單元，5、自然風，6、過濾系統，7、加熱系統，8、換熱系統，9、風機，10、出風口，11、止逆風閥，12、軟連接管，13、靜壓箱，14、高效過濾器，15、均風板，16、傳感器，17、工作臺，18、304不銹鋼方通，19、把手，20、合頁，21、有機玻璃，22、萬向腳輪，23、潔凈燈，24、氣浴孔，25、串行通信總線，26、LEM0接插件，27、304不銹鋼板及框架。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本發明的實施方式作進一步說明。
[0021]參見附圖1，本發明的一種光學系統局部環境控制單元包括人機交互界面1、主控單元2、空氣調節供給單元3和環境控制單元4 ;
[0022]人機交互界面1與主控單元2之間通過串行通信總線25連接，主控單元2與空氣調節供給單元3之間通過串行通信總線25連接，串行通信總線25距離為l-3m，空氣調節供給單元3與環境控制單元4之間通過軟連接管12連接，軟連接管12距離為l-3m，環境控制單元4與主控單元2之間通過以LEM0接插件26形式接插的信號、電源線纜相連接，信號、電源線纜距離為l_3m。
[0023]人機交互界面1可選用7寸、10寸、12寸以及以上尺寸電阻式、電容式觸摸屏幕，運行嵌入式組態軟件或嵌入式系統軟件，通過串行通信總線25與主控單元2利用通信協議通信。人機交互界面1滿足友好性和易用性，實時溫度、顆粒度、風速等環境溫度查詢，執行使用者的觀察和控制命令。
[0024]主控單元2可選用PLC、ARM、DSP、單片機等低功耗、高運算效率的智能控制單元，其應具備豐富的外設資源，如串行通信接口、模擬轉數字接口、數字轉模擬接口、通用I/O接口等，至少提供2路串行通信總線25連接與串行通信協議的解析能力，并可流暢運行PID控制算法，滿足傳感器16的信號采集和供電，實現空氣調節供給單元3和環境控制單元4的閉環控制。
[0025]人機交互界面1和主控單元2可以集成在一個控制箱體內，以減小整個系統單元的空間占用。
[0026]空氣調節供給單元3包括過濾系統6、加熱系統7、換熱系統8和風機9。具備溫度和濕度初始條件要求的自然風5依次通過空氣調節供給單元3內部的過濾系統6、加熱系統7、換熱系統8和風機9，以達到目標氣體被過濾、除濕以及溫度控制的目的，最后通過出風口 10將調節后供給空氣傳送至軟連接管12中。
[0027]其中過濾系統6包括板式初效過濾器、除濕裝置、板式中效過濾器等，對自然風5進行兩級