一种高精度位移驱动台的制作方法

本发明涉及精密检测仪器的，具体为一种高精度位移驱动台。

背景技术：

1、在半导体芯片制造过程的前道工序，需要对晶圆进行数十次的光刻，光刻机的分辨率和晶圆不同光刻层的对准，是影响光刻工艺误差的决定因素。晶圆不同光刻层间允许的对准误差，即套刻精度对光刻精度的影响首当其冲。

2、因此光刻前，需要利用套刻设备对晶圆上的套刻标记进行测量，来判断当前光刻层与上一光刻层的对准误差是否满足设计要求。

3、在套刻测量设备里需要利用微纳平台对光学镜筒进行精细调节，使得套刻标记图案位于光学系统的景深内；由于光学镜筒的景深大概1个微米左右，因此对光学镜筒的调节需要满足亚微米级高精度小位移移动。

4、为了获得亚微米级别的小位移移动，本发明设计了一套高精度微纳位移驱动台来实现。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种高精度位移驱动台，解决了光学镜筒的调节需要满足亚微米级高精度小位移移动的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高精度位移驱动台，包括控制器、形变控制机构、位移缩放机构和连接调节对象和位移缩放机构的连接机构，所述控制器给形变控制机构施加电压，使得形变控制机构产生纳米级别形变，该纳米级别形变通过位移缩放机构缩放到亚微米或者亚纳米级别，再通过连接机构推动调节对象到指定位置处，从而实现将调节对象进行高精度位移。

3、优选的，所述形变控制机构包括但不仅限于pzt压电陶瓷电机或音圈电机。

4、优选的，所述形变控制机构在不同方向上设有两组，调节对象通过不同方向上的形变控制机构调节具有两个方向自由度的调节方向。

5、优选的，所述调节对象上设有至少三个位置传感器，所述位置传感器分别设置在调节对象的不同移动方向上，所述位置传感器均电性连接控制器，所述控制器根据反馈的位移实际值与理论值的差值进行运算，根据运算值驱动内部的电压，从而驱动形变控制机构的变形量达到想要的位移输出。

6、优选的，所述调节对象固定安装在系统安装底座上，所述系统安装底座上设有用于测量调节对象位置处温度的至少一个第一温度传感器，所述系统安装底座侧壁还设有用于测量环境温度的第二温度传感器，所述第一温度传感器和第二温度传感器将测量得到的温度数值信号传递给位置传感器，对位置传感器的测得位移值进行温度补偿。

7、优选的，所述位移缩放机构包括菱形壳体，所述形变控制机构为分别设置在菱形壳体相邻两个角上的外部调节机构一和外部调节机构二，所述外部调节机构一和外部调节机构二的运动方向相互垂直设置。

8、优选的，所述菱形壳体长度方向上的两端分别为固定不动的o点和连接外部调节机构一的可活动的a点，所述外部调节机构一带动a点向着靠近或远离o点的方向做自由伸缩运动，所述ao方向为水平方向。

9、优选的，所述菱形壳体高度方向上的两端分别为固定不动的o’点和连接外部调节机构二的可活动的b点，所述外部调节机构二带动b点向着靠近或远离o’点的方向做自由伸缩运动，所述bo’方向为垂直方向。

10、本发明提供了一种高精度位移驱动台，与现有技术相比，具备以下有益效果：该高精度位移驱动台采用两个pzt压电陶瓷电机或音圈电机驱动机构作为位移输出机构，通过连接机构把位移输出给调节对象，再利用位置传感器测量调节对象的实际位移，并把实际位移值反馈给pzt压电陶瓷电机或音圈电机驱动机构，形成位置闭环，该位置闭环可以获得很小的静态误差和动态响应，从而达到位移输出的精确控制。利用若干温度传感器测试出系统安装底座的温度和环境温度，然后把系统安装底座温度和环境温度反馈给两个位置传感器，对位置传感器的测得位移值进行温度补偿。该温度补偿大大降低了环境温度对测试精度的影响，提高了驱动台的位移准确度和高精度。

技术特征：

1.一种高精度位移驱动台，其特征在于，包括控制器(1)、形变控制机构(2)、位移缩放机构(3)和连接调节对象(5)和位移缩放机构(3)的连接机构(4)，所述控制器(1)给形变控制机构(2)施加电压，使得形变控制机构(2)产生纳米级别形变，该纳米级别形变通过位移缩放机构(3)缩放到亚微米或者亚纳米级别，再通过连接机构(4)推动调节对象(5)到指定位置处，从而实现将调节对象(5)进行高精度位移。

2.根据权利要求1所述的一种高精度位移驱动台，其特征在于，所述形变控制机构(2)包括但不仅限于pzt压电陶瓷电机或音圈电机。

3.根据权利要求2所述的一种高精度位移驱动台，其特征在于，所述形变控制机构(2)在不同方向上设有两组，调节对象(5)通过不同方向上的形变控制机构(2)调节具有两个方向自由度的调节方向。

4.根据权利要求3所述的一种高精度位移驱动台，其特征在于，所述调节对象(5)上设有至少三个位置传感器(7)，所述位置传感器(7)分别设置在调节对象(5)的不同移动方向上，所述位置传感器(7)均电性连接控制器(1)，所述控制器(1)根据反馈的位移实际值与理论值的差值进行运算，根据运算值驱动内部的电压，从而驱动形变控制机构(2)的变形量达到想要的位移输出。

5.根据权利要求4所述的一种高精度位移驱动台，其特征在于，所述调节对象(5)固定安装在系统安装底座上，所述系统安装底座上设有用于测量调节对象(5)位置处温度的至少一个温度传感器(6)，所述系统安装底座侧壁还设有用于测量环境温度的另一温度传感器(6)，所述温度传感器(6)将测量得到的温度数值信号传递给位置传感器(7)，对位置传感器(7)的测得位移值进行温度补偿。

6.根据权利要求1所述的一种高精度位移驱动台，其特征在于，所述位移缩放机构(3)包括菱形壳体(31)，所述形变控制机构(2)为分别设置在菱形壳体(31)相邻两个角上的外部调节机构一(21)和外部调节机构二(22)，所述外部调节机构一(21)和外部调节机构二(22)的运动方向相互垂直设置。

7.根据权利要求6所述的一种高精度位移驱动台，其特征在于，所述菱形壳体(31)长度方向上的两端分别为固定不动的o点和连接外部调节机构一(21)的可活动的a点，所述外部调节机构一(21)带动a点向着靠近或远离o点的方向做自由伸缩运动，所述ao方向为水平方向。

8.根据权利要求6所述的一种高精度位移驱动台，其特征在于，所述菱形壳体(31)高度方向上的两端分别为固定不动的o’点和连接外部调节机构二(22)的可活动的b点，所述外部调节机构二(22)带动b点向着靠近或远离o’点的方向做自由伸缩运动，所述bo’方向为垂直方向。

技术总结
本发明公开了一种高精度位移驱动台，本发明涉及精密检测仪器技术领域；该高精度位移驱动台采用两个PZT压电陶瓷电机或音圈电机驱动机构作为位移输出机构，通过连接机构把位移输出给调节对象，再利用位置传感器测量调节对象的实际位移，并把实际位移值反馈给PZT压电陶瓷电机或音圈电机驱动机构，形成位置闭环，该位置闭环可以获得很小的静态误差和动态响应，从而达到位移输出的精确控制。利用若干温度传感器测试出系统安装底座的温度和环境温度，然后把系统安装底座温度和环境温度反馈给两个位置传感器，对位置传感器的测得位移值进行温度补偿。该温度补偿大大降低了环境温度对测试精度的影响，提高了驱动台的位移准确度和高精度。

技术研发人员：吴坤,盖洪峰,段洪伟
受保护的技术使用者：无锡埃瑞微半导体设备有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31