一种光学系统局部环境控制单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光刻投影物镜环境控制领域，具体涉及一种光学系统局部环境控制单
J L.ο
【背景技术】
[0002]光刻投影物镜是一种超精密光学系统。随着加工和检测精度的提高，环境空间内的温度和洁净度引起的误差占的比例越来越高，因此用于保障关键部分的高稳定气浴条件是研制的重点和前提。然而为光刻投影物镜制造和检测的全流程设备提供所有范围空间气浴精密控制维护成本颇高，且不易实现温度波动度小于±0.05°C的严格控制，一种光学系统局部环境控制单元是超精密光学系统必备的配套装备，是保障超精密设备内部环境控制技术的重点和核心。
[0003]高精度光学干涉检测是实现超高精密光学系统研发的关键工艺过程，以干涉检测测量为例，光学元件的面形和曲率半径都需要达到纳米级测量精度，要求区域内的基准温度范围为22±0.1°C，实验设备在区域内任意测试点温度波动值优于0.05°C /72小时，温度均匀性在区域内任意两点(间距400mm及以内)的温差不超0.05°C，相对湿度50% -55%RH可调，洁净度达到千级净化标准，光学系统局部环境控制单元向目标区域内提供温度受控、湿度受控和层流处理后的空气，以满足上述严格的环境条件。
[0004]在光刻投影物镜机构装调过程中，电容传感器为调节机构提供精密位移基准，决定了调节机构的性能。利用激光干涉仪标定电容传感器性能的参数中，测量噪声、稳定性、线性度和重复性对环境温度非常敏感，直接影响标定结果。因此，需要一种局部环境控制单元，加入隔热装置，通过温度控制保障稳定的测量环境条件。
[0005]可调机构六轴测试台整个系统包括被测对象、光路测量装置和工装平台三部分，由于在测量过程中使用多路多轴干涉仪，因此对于局部环境空间内的温度稳定性和洁净度有着极高要求，需要对关键区域使用隔离罩等手段进行保护，确保可调机构六轴测试台结果的准确性。
[0006]现有局部环境控制的设计方法主要利用基建的洁净工程，通过中央温度控制整个洁净间的温度稳定性，该实现方法成本颇大，维护不易，尤其是在目标区域实验品调试阶段，出入人员与物品带来的气流波动非常明显，且往往需要较严格环境目标区域空间较小，该传统方法浪费资源严重。
[0007]公开号为CN102564299A的中国专利公开了一种提高目标空间温度稳定性的实现装置及方法，发明应用于干涉仪等需要高温度稳定性的装置，可以实现长时间的高温度稳定性。该实现装置包括内壳、外壳、静压箱体、过滤器，以及内壳目标空间中的第一介质和内壳、外壳中间填充的第二介质。这种装置应用场合符合局部环境控制的条件要求，但是其设计采用气流从水平方向右侧顶端流向对侧底端的方式，不利于被控区域整体浸没在气浴环境中，而且通过气流运动路径，内壳内的区域颗粒物容易堆积，不能达到维持长时间洁净度要求。
[0008]—种光学系统局部环境控制单元在22±0.1°C的初始自然风条件下，提供稳定度不低于±0.05°C，达到千级洁净度的局部区域封闭空间，目标区域可以移动并且调节大小(不大于1.6m*l.6m*2m)，通过闭环控制过程保证引入一定热源等干扰的前提下，控制精度不受影响。
[0009]公开号为CN102193565A的中国专利公开了一种气浴控温装置及方法，装置包括:气浴板、进风口、第一气帘和第二气帘，第一气帘和第二气帘相互垂直放置，位于孔板的同侦k该发明气浴控温装置及方法实现了对精密机械仪器进行控温时，气浴全区域覆盖最大化，通过垂直气浴和水平气浴复合叠加，实现了对分散结构的均匀控温。在该发明中未提及温度控制和采集过程，仅通过结构形式的改进达到空气温度均匀的效果，没有使用算法对目标区域进行智能控制，不适合复杂环境场合。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提出一种光学系统局部环境控制单元，目的在于解决制造光刻投影物镜时，在光学系统加工、检测等工艺过程中，局部关键空间气浴环境的温度、洁净度不稳定，导致测量精度低、重复性差等问题。
[0011]本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
[0012]—种光学系统局部环境控制单元，包括人机交互界面、主控单元、空气调节供给单元和环境控制单元；
[0013]人机交互界面与主控单元之间通过串行通信总线连接，主控单元与空气调节供给单元之间通过串行通信总线连接，串行通信总线距离为l_3m，空气调节供给单元与环境控制单元之间通过软连接管连接，软连接管距离为l-3m，环境控制单元与主控单元之间通过以LEM0接插件形式接插的信号、电源线缆相连接，信号、电源线缆距离为l-3m。
[0014]本发明的有益效果是:本发明结构简易，造价低；在光学系统加工、检测等工艺过程中，能够很好的控制局部关键空间气浴环境的温度、洁净度，使其相对稳定，测量精度高、重复性好。
【附图说明】
[0015]图1为本发明的一种光学系统局部环境控制单元结构示意图；
[0016]图2为本发明静压箱内高效过滤器布局俯视示意图；
[0017]图3为本发明静压箱内均风板和洁净灯布局俯视示意图；
[0018]图4为本发明的气浴孔不意图；
[0019]其中:1、人机交互界面，2、主控单元，3、空气调节供给单元，4、环境控制单元，5、自然风，6、过滤系统，7、加热系统，8、换热系统，9、风机，10、出风口，11、止逆风阀，12、软连接管，13、静压箱，14、高效过滤器，15、均风板，16、传感器，17、工作台，18、304不锈钢方通，19、把手，20、合页，21、有机玻璃，22、万向脚轮，23、洁净灯，24、气浴孔，25、串行通信总线，26、LEM0接插件，27、304不锈钢板及框架。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
[0021]参见附图1，本发明的一种光学系统局部环境控制单元包括人机交互界面1、主控单元2、空气调节供给单元3和环境控制单元4 ;
[0022]人机交互界面1与主控单元2之间通过串行通信总线25连接，主控单元2与空气调节供给单元3之间通过串行通信总线25连接，串行通信总线25距离为l-3m，空气调节供给单元3与环境控制单元4之间通过软连接管12连接，软连接管12距离为l-3m，环境控制单元4与主控单元2之间通过以LEM0接插件26形式接插的信号、电源线缆相连接，信号、电源线缆距离为l_3m。
[0023]人机交互界面1可选用7寸、10寸、12寸以及以上尺寸电阻式、电容式触摸屏幕，运行嵌入式组态软件或嵌入式系统软件，通过串行通信总线25与主控单元2利用通信协议通信。人机交互界面1满足友好性和易用性，实时温度、颗粒度、风速等环境温度查询，执行使用者的观察和控制命令。
[0024]主控单元2可选用PLC、ARM、DSP、单片机等低功耗、高运算效率的智能控制单元，其应具备丰富的外设资源，如串行通信接口、模拟转数字接口、数字转模拟接口、通用I/O接口等，至少提供2路串行通信总线25连接与串行通信协议的解析能力，并可流畅运行PID控制算法，满足传感器16的信号采集和供电，实现空气调节供给单元3和环境控制单元4的闭环控制。
[0025]人机交互界面1和主控单元2可以集成在一个控制箱体内，以减小整个系统单元的空间占用。
[0026]空气调节供给单元3包括过滤系统6、加热系统7、换热系统8和风机9。具备温度和湿度初始条件要求的自然风5依次通过空气调节供给单元3内部的过滤系统6、加热系统7、换热系统8和风机9，以达到目标气体被过滤、除湿以及温度控制的目的，最后通过出风口 10将调节后供给空气传送至软连接管12中。
[0027]其中过滤系统6包括板式初效过滤器、除湿装置、板式中效过滤器等，对自然风5进行两级