一種零位傳感器調節裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種集成電路裝備制造領域，尤其涉及一種零位傳感器調節裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在光刻機的位置測量系統中采用了激光干涉儀系統。由于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，需要使用零位傳感器為激光干涉儀提供一個位置作為初始零點。
[0003]在專利申請號CN201010530550.6中公布了一種兩自由度零位傳感器的結構，采用了將PSD (二維平面光電位置傳感器)固定在基座上，激光準直鏡固定在伸入基座內部的調節板上的結構。如圖1中所示，圖1中包括基座1、調節板2、激光準直鏡3、二維平面光電位置傳感器4、鏡座5、角錐反射鏡6、定位銷7。
[0004]現有技術中公開另一種技術方案是，將調節板與基座以專用工裝(見專利申請號CN201110165131.1)調節到理論計算好的零位相對位置鎖緊后，只要工件帶動反射鏡運動到某位置時，由激光準直鏡發射出的激光經工件上的反射鏡反射剛好入射到PSD的光電中心，此時該工件位置即為零點。三個兩自由度零位傳感器成組使用就可確定被測物相對于基準的所有6個自由度。
[0005]此結構的缺點首先是在調零過程中，為了讓調節板能在基座頂面滑動，此二者間接觸面必然存在間隙。當PSD顯示調節到零位時，隨著鎖緊時調節板貼緊基座，這個間隙被消除，于是調節板在鎖緊前后存在相對基座的位置變化，固定在調節板上的準直鏡會因此而產生相對于基座的位置變化，使入射光的入射角和位置都會變化，極大地影響調節精度，見圖1。
[0006]其次，由于調節板上的下伸結構需要伸入基塊內部以固定激光準直鏡，調節板和準直鏡需要設計連接件，連接件與調節板下伸結構連接以固定激光準直鏡。這樣就多了一個部件，相對來說結構復雜，多了個誤差項影響精度，還造成了制造，裝配，成本等方面的一系列問題，見圖1。
[0007]再次，為了容納調節板的下伸結構，以及要留出足夠的空間以供調節，基塊必需要開一個足夠大的孔，作為一個主要承力件，這個靠近固定螺釘的大孔的存在對于鎖緊與固定前后整體受力狀況會產生較大的負面影響。見圖2。圖2是現有技術中基座滑面中央大孔位置示意圖，其中10為基座的滑面中央大孔。
【發明內容】
[0008]為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供一種零位傳感器調節裝置及方法，用于精確地調整零位傳感器的位置。
[0009]為了實現上述發明目的，本發明公開一種零位傳感器，包括:一基座，用于定位、支撐和包納該零位傳感器；一調節板，包括第一定位銷，該調節板可在該基座一面滑動，該調節板上設有第一定位孔和鎖緊裝置，該鎖緊裝置用于鎖緊該調節板與基座的相對位置；激光準直鏡，用于發射激光，該激光準直鏡安裝在該基座上；角錐反射鏡，具有三個相互垂直的光反射面和一個大圓端面，用于接收和反射該激光準直鏡的入射光；位置傳感器，用于接收該激光的反射光，該反射光在該位置傳感器上形成反射光斑，該位置傳感器安裝在該基座上，該位置傳感器與激光準直鏡的位置相對固定。
[0010]更進一步地，該激光準直鏡通過安裝孔安裝在該基座上，該位置傳感器通過定位面安裝在該基座上，該安裝孔和該定位面處于同一平面上。
[0011]更進一步地，該調節板為一長方體金屬板。
[0012]更進一步地，該基座設有對外安裝接口及對內元器件固定接口。
[0013]更進一步地，該第一定位銷和第一定位孔各為兩個。
[0014]本發明同時公開一種零位傳感器的調節裝置，還包括:水平二維滑動臺，用于調節該基座和調節板的相對位置；基座固定板，位于該水平二維滑動臺上，用于將該基座固定在該水平二維滑動臺上；調節板固定座，位于該水平二維滑動臺上，用于將該調節板固定在該水平二維滑動臺上；第二定位銷和第二定位孔，位于該調節板固定座上，該第二定位銷用作模擬測量基準，該第一定位銷可插入該第二定位孔，該第二定位銷可插入該第一定位孔，使得該調節板與該模擬測量基準固定。
[0015]更進一步地，該水平二維滑動臺包括基礎部分和滑動部分，該基座通過該基座固定板與滑動部分連接，該調節板通過該調節板固定座與基礎部分連接。
[0016]更進一步地，該位置傳感器為平面光電二維測量元件，該零位傳感器、水平二維滑動臺、基座固定板和調節板固定座的數量各為三個。
[0017]本發明還公開一種調節裝置進行調節的方法，包括:步驟一:使該角錐反射鏡相對該第二
定位銷固定；步驟二:通過調節該滑動部分改變該基座相對于該調節板位置，使該反射光斑照射到該位置傳感器感光面中心；步驟三:通過該鎖緊裝置鎖定該激光準直鏡與位置傳感器相對于該第二定位銷的位置，使得該零位傳感器歸零。
[0018]更進一步地，該方法還包括:步驟四:將歸零后的零位傳感器從該水平二維滑動臺卸下，
通過該第一定位銷將零位傳感器定位到該實際測量基準上，該角錐反射鏡則被鏡座固定在被測工件上；步驟五:該被測工件帶動該角錐反射鏡運動到零位時，該位置傳感器與激光準直鏡的位置使得該反射光斑照射到該位置傳感器感光面中心，完成該被測工件相對于該實際測量基準的零位對準。
[0019]與現有技術相比較，現有技術中的調節板在基塊上滑動時存在間隙，隨著鎖緊后這個間隙被消除，固定在調節板上的準直鏡會因此而產生相對于基座的位置變化，極大影響調節精度，經本發明所述結構改進，調節精度提高幅度達300%以上。
[0020]由于調節板上的下伸結構需要伸入基塊內部以固定激光準直鏡，調節板和準直鏡需要設計連接件，連接件與調節板下伸結構連接以固定激光準直鏡。這樣就多了一個裝配環節，不僅多了個誤差項，還造成了制造，裝配，成本等方面的一系列問題。現結構取消了調節板與激光準直鏡的連接塊，簡化了部件結構，制造及裝配工藝性也會因此得到改善。
[0021]為了容納調節板的下伸結構，以及要留出足夠的空間以供調節，基塊必需要開一個足夠大的孔，作為一個主要承力件，這個靠近固定螺釘的大孔的存在對于鎖緊與固定前后整體受力狀況會產生較大的負面影響。因基座取消了調節板滑面中央大孔，可以使調節板鎖緊前后受力情況得到改善，經測定可減小變形量25%左右。
【附圖說明】
[0022]關于本發明的優點與精神可以通過以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的了解。
[0023]圖1是現有技術中常使用的調節板與基座間隙位置示意圖；
圖2是現有技術中常使用的基座滑面中央大孔位置示意圖；
圖3是零位傳感器的角錐反射鏡的外形結構示意圖；
圖4是零位傳感器的角錐反射鏡光斑運動原理圖；
圖5是零位傳感器的角錐反射鏡光路原理圖；
圖6是零位傳感器的光路附視原理圖；
圖7是零位傳感器光路側視原理圖；
圖8是本發明所涉及的零位傳感器結構圖；
圖9是本發明所涉及的零位傳感器調節工裝原理圖圖10是本發明所涉及的零位傳感器調節工裝應用場景圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施例。
[0025]角錐反射鏡6外型如圖3所示，它具有三個相互垂直度極好的光反射面。圖3中，61是光反射面，62是圓柱面，63是大圓端面。根據這一特性，從偏離角錐反射鏡圓柱面軸線(光軸)一個角度范圍的錐角內的任一方向的入射光均會被平行反射回去。
[0026]如圖4示，在角錐反射鏡6的大圓端面63上，當入射光作遠離角錐反射鏡中心光軸平動時，根據角錐反射鏡的特性，反射光也會作遠離角錐反射鏡光軸平動，并且運動距離相同。而當入射光作靠近角錐反射鏡6光軸運動時，反射光也會作靠近角錐反射鏡6光軸運動并且運動距離相同。圖4中，65是入射光斑、66是光軸軸心、64是反射光斑。
[0027]于是，作為上述原理的應用，可以利用這一特性來確定一