專利名稱：零位傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種為集成電路光刻機的位置測量系統的激光干涉儀提供初始位置的零位傳感器。
背景技術：
在集成電路光刻機的位置測量系統中，光刻機的工件臺相對于基臺的位置測量系統采用激光干涉儀。激光干涉儀是一個增量測量系統，只能提供相對位移的精確測量，因此，在利用激光干涉儀進行位置測量之前，需要用零位傳感器為激光干涉儀提供一個初始位置，這個位置為絕對參考位置。在使用激光干涉儀進行位移測量時，以這個絕對參考位置為基準點。現有技術中一般采用一維的位置傳感器來確定基準點。被測絕對參考位置一般設置有基準參照物，位置傳感器剛剛接觸到被測參考位置的基準參照物時，就會記錄參考位置的數據信息。而位置傳感器記錄的這個數據信息由于不是被測參考位置基準參照物的中心位置，因此位置傳感器采集的絕對參考位置的數據信息產生偏差，以致位置傳感器采集的絕對參考位置不準確。特別是當被測參考位置的基準參照物較大時，由于被測參考位置的基準參照物邊沿與其中心的距離相差很大，則位置傳感器采集其位置信息時，基準點的數據信息就會產生更大的偏差。由于基準點的數據信息不準確，則激光干涉儀的位移測量也會存在偏差，從而影響了激光干涉儀的精確測量。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服以上不足，提供了一種能提高測量精度的零位傳感器。為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是一種零位傳感器，包括主機模塊， 所述的主機模塊包括基座，所述的基座上設置有激光準直鏡以及光斑位置檢測器件；所述光斑位置檢測器件接收安裝在工件臺上的反射模塊反射的平行光束；所述的反射模塊平行反射所述激光準直鏡發出的激光光束，所述的光斑位置檢測器件電連接有將其感應的光信號轉為電信號的印刷電路板。進一步的，所述的基座包括底板和斜板，所述的底板設置有底孔，所述的斜板上設置有第一開口和第二開口 ；所述斜板的內側面安裝有光斑位置檢測器件，所述光斑位置檢測器件的感光區域中心對準所述第二開口的中心。進一步的，所述的基座還包括調節板，所述的調節板包括固定板以及一端與所述固定板固定連接的自由壁，所述自由壁的自由端穿過底板的底孔、并且固定板固定在底板上，所述自由壁的自由端固定連接有定位塊；所述的定位塊設置有定位孔，所述的定位孔內安裝有激光準直鏡，所述激光準直鏡的發射端對準所述的第一開口。進一步的，所述的基座還包括至少一塊側板，所述的側板均垂直于所述基座的底板和斜板。進一步的，所述的斜板內側面還設置有定位槽，所述的第二開口設置在所述的定位槽上，所述的光斑位置檢測器件安裝在定位槽內。進一步的，所述斜板的外側面還固定安裝有遮擋板，所述的遮擋板設置有第三開口和第四開口，所述的第三開口的中心對準所述第一開口的中心，所述的第四開口的中心對準所述的二開口的中心。進一步的，所述定位塊的其中一個側面設置有與所述定位孔的軸向中心線平行的一條縫隙，所述的縫隙與定位孔貫通。進一步的，所述的光斑位置檢測器件是二維的。進一步的，所述的反射模塊包括一端固定在工件臺上的底座，所述底座的另一端設置有固定孔，所述的固定孔內安裝有能反射平行光束的角錐鏡；所述底座一端到另一端貫穿有第五開口和第六開口，所述的第五開口和第六開口均與所述的固定孔貫通；所述的第五開口能穿過所述激光準直鏡發出的激光光束，所述的第六開口能接收角錐鏡平行反射激光準直鏡發出回來的激光光束。進一步的，所述底座通過端面設置的法蘭盤固定安裝在工件臺上。本發明的技術效果是本發明零位在傳感器通過光斑位置檢測器件采集反射模塊反射由激光準直鏡發射出的激光光束的光信號，再通過印刷電路板記錄采集的數據信息。 光斑位置檢測器件可采用一維的或者二維的。其具體工作過程如下主機模塊的激光準直鏡發射出激光光束，激光光束穿過基座的第一開口照射到工件臺上的反射模塊的底座的第五開口，再通過反射模塊的角錐鏡反射回來的平行光束穿過反射模塊的第六開口、基座上的第二開口照射到基座上的光斑位置檢測器件上，則光斑位置檢測器件上就會采集激光光束的光斑位置，此時，連接光斑位置檢測器件的印刷電路板記錄光斑位置檢測器件采集的數據信息、并將其光信號轉換為電信號。上述反射模塊的安裝位置就是絕對參考位置的基準參照物，反射模塊的第五開口為激光光束的入射口，也就是說反射模塊的第五開口為被測絕對參考位置基準參照物的中心位置，因此，此種結構的零位傳感器采集的位置信息比起現有技術的位置傳感器采集的數據信息精確更高。此種結構的零位傳感器采集的絕對參考初始位置信息能為激光干涉儀提供了一個準確的初始位置基準點。本發明由于采用光斑位置檢測器件和激光準直鏡，被測絕對參考位置的基準參照物為反射模塊，反射模塊的第五開口又為基準參照物中心，因此，在測量工件臺相對于基臺位置初始位置信息時，減小了測量誤差，提高了測量精度。本發明零位傳感器采用二維的光斑位置檢測器件時，光斑位置檢測信息可采集X、 Y、Z、Rx, Ry、Rz中任意兩個自由度的位置信息，此時，印刷電路板記錄的數據信息也是二維的，比起單獨測量一個點的數據信息更加準確。當需要采集六個自由度的位置信息時，采用三組安裝有二維光斑位置檢測器件的零位傳感器，將其安裝在不同位置就可以進行六自由度位置信息的測量。此種方式，在測量六個自由度時，僅安裝三組零位傳感器而不是現有技術的六個位置傳感器，因此，減小了安裝誤差，從而提高了測量精度。
圖1是本發明零位傳感器的安裝位置示意圖；圖2是本發明零位傳感器的主機模塊的組合結構示意圖；圖3是本發明零位傳感器圖2的拆解結構示意圖4是本發明零位傳感器的圖3中A部分的局部放大結構示意圖；圖5是本發明零位傳感器的主機模塊的另一角度的組合結構示意圖；圖6是本發明零位傳感器圖5的拆解結構示意圖；圖7是本發明零位傳感器的主機模塊的基座底板結構示意圖；圖8是本發明零位傳感器的調節板和定位塊的組裝結構示意圖；圖9是本發明零位傳感器的反射模塊的拆解結構示意圖；圖10是本發明零位傳感器的反射模塊的組合結構示意圖；圖11是本發明零位傳感器的反射模塊的底座結構示意圖。圖中所示1、主機模塊，2、反射模塊，3、工件臺，11、基座，12、調節板，13、遮擋板， 14、定位塊，15、印刷電路板，16、激光準直鏡，17、光斑位置檢測器件，21、底座，22、角錐鏡， 111、底板，112、斜板，113、側板，121、自由端，122自由壁，123固定板，131、第三開口，132、 第四開口，141、定位孔，142、縫隙，161、發射端，211、固定孔，212、第五開口，213、法蘭盤， 214、第六開口，1111、底孔，1121、第一開口，1122第二開口，1123、定位槽。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述如圖1-11所示，本發明零位傳感器，包括主機模塊1，所述的主機模塊1包括基座 11，所述的基座11上設置有激光準直鏡16以及光斑位置檢測器件17 ；所述光斑位置檢測器件17接收安裝在工件臺3上的反射模塊2反射的平行光束；所述的反射模塊2平行反射所述激光準直鏡16發出的激光光束，所述的光斑位置檢測器件17電連接有將其感應的光信號轉為電信號的印刷電路板15。 如圖2、圖3、圖5、圖6、圖7、圖8所示，所述主機模塊1的基座11包括底板111和斜板112，所述的底板111設置有底孔1111，所述的斜板112上設置有第一開口 1121和第二開口 1122 ；它還包括調節板12，所述的調節板12包括固定板123以及一端與所述固定板 123固定連接的自由壁122，所述自由壁122的自由端121穿過底板111的底孔1111、并且固定板123固定在底板111上，所述自由壁122的自由端121固定連接有定位塊14 ；所述的定位塊14設置有定位孔141，所述的定位孔141內安裝有激光準直鏡16，所述激光準直鏡16的發射端161對準所述的第一開口 1121 ；所述斜板112的內側面還安裝有光斑位置檢測器件17，所述光斑位置檢測器件17的感光區域中心對準所述第二開口 1122的中心； 所述的光斑位置檢測器件17電連接有將光信號轉為電信號的印刷電路板15。圖8中，在調節板12和定位塊14的結合面設置有凹凸相配的凹槽和凸起將調節板12和定位塊14定位后，再用螺栓固定連接的。如圖2、圖3、圖5、圖6所示，所述的基座11還包括至少一塊側板113，所述的側板 113均垂直于所述基座11的底板111和斜板112 ；所述基座11的底板111和斜板112可以是一體成型的，也可以是組合的；所述基座11的底板111、斜板112以及至少一塊側板113 可以是一體成型的，也可以是組合的。采用一體成型的方式，能減小組合方式中，底板111、 斜板112、或者側板113組合時的安裝誤差，提高了基座11的精確度。如圖2、圖3所示，所述斜板112的外側面還固定安裝有遮擋板13，所述的遮擋板13設置有第三開口 131和第四開口 132，所述的第三開口 131的中心對準所述第一開口1121的中心，所述的第四開口 132的中心對準所述的二開口 1122的中心。遮擋板13為可選件，設置遮擋板13的目的，是為了調整第三開口 131和第四開口 132的大小，以便激光準直鏡16發射的激光光束能順利的穿過基座11的第一開口 1121、遮擋板13的第三開口 131、 反射模塊2的第五開口 212通過反射模塊2的角錐鏡22上反射的平行光束順利的穿過反射模塊2的第六開口 214、遮擋板13的第四開口 132、基座1的第二開口 1122照射在基座 1的光斑位置檢測器件17上。如圖4所示，所述定位塊14的其中一個側面設置有與所述定位孔141的軸向中心線平行的一條縫隙142，所述的縫隙142與定位孔141貫通。其優點在于縫隙142能加固定位孔141內的激光準直鏡16的安裝，使激光準直鏡16能緊固地安裝在定位塊14的定位孔141內。所述的光斑位置檢測器件17是可以是一維的，也可以是二維的。采用一維的光斑位置檢測器件17只能采集被測絕對參考位置基準參照物的一個自由度的位置信息；采用二維的光斑位置檢測器件17，能同時采集被測絕對參考位置基準參照物的兩個方向的自由
度位置信息。如圖2、圖3、圖5、圖6所示，所述基座11的斜板112的斜度與其相配合的調節板 12自由壁122的斜度范圍為大于0度、小于90度或者大于90度、小于180度。具體加工時可以選擇15度、30度、45度、60度、75度、105度、120度、135度、150度、165度等便于加工的角度。本實施方式采用45度，因為45度能使調節板12與基座11的調節、安裝更加方便。如圖9、圖10、圖11所示，所述的反射模塊2包括一端固定在工件臺3上的底座21， 所述底座21的另一端設置有固定孔211，所述的固定孔211內安裝有能反射平行光束的角錐鏡22 ；所述底座21 —端到另一端還貫穿有第五開口 212和第六開口 214，所述的第五開口 212和第六開口 214均與所述的固定孔211貫通；所述的第五開口 212能穿過所述激光準直鏡16發出的激光光束，所述的第六開口 214能接收角錐鏡22平行反射激光準直鏡16 發出的激光光束。此種結構中，將反射模塊2作為基準參照物，第五開口 212為基準參照物的中心位置，測量時，激光光束直接發射到第五開口 212內，使本零位傳感器的測量數據更加精確。如圖9、圖10、圖11所示，所述底座21通過端面設置的法蘭盤213固定安裝在工件臺3上。其優點在于法蘭盤213，能增大反射模塊2的底座21與工件臺3的接觸面積， 使角錐鏡22能夠更加穩定的安裝在工件臺3上。如圖3、圖5、圖6、圖11所示，所述的第一開口 1121、第二開口 1122、第三開口 131、 第四開口 132、第五開口 212、第六開口 214可以為圓形通孔，也可以是三角形、四角形等多邊形通孔。本實施方式均采用圓形通孔，是因為圓形孔制造簡單、加工方便。本發明零位在傳感器通過光斑位置檢測器件17采集反射模塊2反射由激光準直鏡16發射出的激光光束的光信號，再通過印刷電路板15記錄采集的數據信息。光斑位置檢測器件17可采用一維的或者二維的。其具體工作過程如下主機模塊1的激光準直鏡 16發射出激光光束，激光光束穿過基座11的第一開口 1121照射到工件臺3上的反射模塊 2的底座21的第五開口 212，再通過反射模塊2的角錐鏡22反射回來的平行光束穿過反射模塊2的第六開口 214、基座11上的第二開口 1122照射到基座11上的光斑位置檢測器件
617上，則光斑位置檢測器件17上就會采集激光光束的光斑位置，此時，連接光斑位置檢測器件17的印刷電路板15記錄光斑位置檢測器件17采集的數據信息、并將其光信號轉換為電信號。上述反射模塊2的安裝位置就是絕對參考位置的基準參照物，反射模塊2的第五開口 212為激光光束的入射口，也就是說反射模塊2的第五開口 212為被測絕對參考位置基準參照物的中心位置，因此，此種結構的零位傳感器采集的位置信息比起現有技術的位置傳感器采集的數據信息精確更高。此種結構的零位傳感器采集的絕對參考初始位置信息能為激光干涉儀提供了一個準確的初始位置基準點。本發明由于采用光斑位置檢測器件17和激光準直鏡16，被測絕對參考位置的基準參照物為反射模塊2，反射模塊2的第五開口 212又為基準參照物中心，因此，在測量工件臺3相對于基臺位置初始位置信息時，減小了測量誤差，提高了測量精度。本發明零位傳感器采用二維的光斑位置檢測器件17時，光斑位置檢測17信息可采集X、Y、Z、Rx, Ry、Rz中任意兩個自由度的位置信息，此時，印刷電路板15記錄的數據信息也是二維的，比起單獨測量一個點的數據信息更加準確。當需要采集六個自由度的位置信息時，采用三組安裝有二維光斑位置檢測器件17的零位傳感器，將其安裝在不同位置就可以進行六自由度位置信息的測量。此種方式，在測量六個自由度時，僅安裝三組零位傳感器而不是現有技術的六個位置傳感器，因此，減小了安裝誤差，從而提高了測量精度。
權利要求
1.一種零位傳感器，其特征在于包括主機模塊(1)，所述的主機模塊(1)包括基座(11)，所述的基座(11)上設置有激光準直鏡(16)以及光斑位置檢測器件(17)；所述光斑位置檢測器件(17)接收安裝在工件臺(3)上的反射模塊(2)反射的平行光束；所述的反射模塊( 平行反射所述激光準直鏡(16)發出的激光光束，所述的光斑位置檢測器件(17) 電連接有將其感應的光信號轉為電信號的印刷電路板(15)。
2.根據權利要求1所述的零位傳感器，其特征在于所述的基座(11)包括底板(111) 和斜板(112)，所述的底板(111)設置有底孔(1111)，所述的斜板(11 上設置有第一開口 (1121)和第二開口(112 ；所述斜板(11 的內側面安裝有光斑位置檢測器件(17)，所述光斑位置檢測器件(17)的感光區域中心對準所述第二開口(112 的中心。
3.根據權利要求1所述的零位傳感器，其特征在于所述的基座(11)還包括調節板(12)，所述的調節板(12)包括固定板(113)以及一端與所述固定板(113)固定連接的自由壁(122)，所述自由壁(122)的自由端(121)穿過底板(111)的底孔(1111)、并且固定板 (123)固定在底板(111)上，所述自由壁(122)的自由端(121)固定連接有定位塊(14)；所述的定位塊(14)設置有定位孔(141)，所述的定位孔(141)內安裝有激光準直鏡(16)，所述激光準直鏡(16)的發射端(161)對準所述的第一開口(1121)。
4.根據權利要求2所述的零位傳感器，其特征在于所述的基座(11)還包括至少一塊側板(113)，所述的側板(113)均垂直于所述基座(11)的底板(111)和斜板(112)。
5.根據權利要求2所述的零位傳感器，其特征在于所述的斜板(112)內側面還設置有定位槽(1123)，所述的第二開口(1122)設置在所述的定位槽(112 上，所述的光斑位置檢測器件(17)安裝在定位槽(1123)內。
6.根據權利要求2所述的零位傳感器，其特征在于所述斜板(11 的外側面還固定安裝有遮擋板(13)，所述的遮擋板(13)設置有第三開口(131)和第四開口(132)，所述的第三開口(131)的中心對準所述第一開口(1121)的中心，所述的第四開口(132)的中心對準所述的二開口(1122)的中心。
7.根據權利要求3所述的零位傳感器，其特征在于所述定位塊(14)的其中一個側面設置有與所述定位孔(141)的軸向中心線平行的一條縫隙(142)，所述的縫隙(142)與定位孔(141)貫通。
8.根據權利要求1所述的零位傳感器，其特征在于所述的光斑位置檢測器件(17)是二維的。
9.根據權利要求1所述的零位傳感器，其特征在于所述的反射模塊(2)包括一端固定在工件臺( 上的底座(21)，所述底座的另一端設置有固定孔011)，所述的固定孔011)內安裝有能反射平行光束的角錐鏡02)；所述底座—端到另一端貫穿有第五開口(212)和第六開口 014)，所述的第五開口(212)和第六開口(214)均與所述的固定孔011)貫通；所述的第五開口 012)能穿過所述激光準直鏡(16)發出的激光光束，所述的第六開口(214)能接收角錐鏡0 平行反射激光準直鏡(16)發出的激光光束。
10.根據權利要求9所述的零位傳感器，其特征在于所述底座通過端面設置的法蘭盤013)固定安裝在工件臺(3)上。
全文摘要
本發明公開了一種零位傳感器，包括主機模塊(1)，所述的主機模塊(1)包括基座(11)，所述的基座(11)上設置有激光準直鏡(16)以及光斑位置檢測器件(17)；所述光斑位置檢測器件(17)接收安裝在工件臺(3)上的反射模塊(2)反射的平行光束；所述的反射模塊(2)平行反射所述激光準直鏡(16)發出的激光光束，所述的光斑位置檢測器件(17)電連接有將其感應的光信號轉為電信號的印刷電路板(15)。本發明零位傳感器用于位置測量系統，其優點是測量精度高。
文檔編號G01B11/00GK102455169SQ201010530550
公開日2012年5月16日 申請日期2010年11月3日 優先權日2010年11月3日
發明者王凱 申請人:上海微電子裝備有限公司