零位传感器及调节方法与流程

本技术涉及传感，具体涉及可用于对精密制造中的工件台进行零位定位的零位传感器及调节方法。

背景技术：

1、工件台是精密制造设备中的关键部件之一，它的主要功能是完成硅片的装夹、上片、下片、步进和曝光等工作。工件台的性能对精密制造设备的各项指标具有极其重要的影响，它的定位精度对光刻精度具有决定性影响，最大行程决定了光刻晶圆的最大尺寸，而运行速度则直接决定着精密制造设备的产率。为了满足对于精密制造设备性能的要求，工件台必须具备超精密六自由度位移测量系统，用以实现工件台运行过程中的位置检测和反馈。工件台的六自由度测量是由多轴双频激光干涉仪系统完成的，但是由于双频激光干涉仪是增量工作型仪器，因此必须为其提供绝对参考位置作为初始零位，然后双频激光干涉仪才能正常工作。

2、当零位传感器按照理论设计时，入射光垂直入射角锥棱镜，经反射后反射光照射在位置传感器上，通过读取位置传感器上反射光的位置变化，从而推算角锥棱镜的移动，位置变化与读数关系之间存在一个固定转换矩阵；角锥棱镜的有效范围与入射角度相关，垂直入射时有效范围最大，来自角锥棱镜的反射光线垂直入射至位置传感器时，位置传感器测量线性精度更高；但是传统零位传感器存在以下缺陷，导致测量结果存在偏差：

3、a、由于加工和安装误差导致相关对应关系产生变化；

4、b、由于角锥棱镜和位置传感器是安装在两个部件上，在安装过程中很难保证安装位置与设计值相同；

5、c、光源不可调，无法保证激光光束垂直入射至角锥棱镜；

6、d、位置传感器整体有效面积较小，如果存在偏差，反射光很有可能不在有效面积内；

7、e、当反射光线与位置传感器不垂直时，位置传感器表面镜片会反射部分光线，导致入射光减弱。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种零位传感器及调节方法，可以解决现有技术中零位传感器的测量结果存在偏差的技术问题。

2、第一方面，本技术实施例提供的零位传感器，包括：

3、基座，基座上安装有光源和位置传感器，光源用于向设置在目标检测对象上的反射组件发射激光光束，反射组件可平行反射光源发出的激光光束，位置传感器用于接收由反射组件反射的反射光束，

4、反光隔离组件，反光隔离组件安装于基座上且位于位置传感器的光接收面所在侧，用于对位置传感器反射的光进行隔离。

5、根据本技术第一方面前述实施方式，基座上设置有用于安装光源的光源安装基板，光源安装在光源安装板上，光源安装板与光源安装基板连接，

6、光源安装板与光源安装基板之间的平行度可调，通过调节光源安装板与光源安装基板之间的平行度可调节激光光束的出射角度，

7、位置传感器可绕自身轴线转动，通过转动位置传感器可调节位置传感器的光接收面与反射光束之间的角度。

8、根据本技术第一方面前述任一实施方式，光源安装板与光源安装基板之间通过至少3根第一弹性件连接，在光源安装基板上设置有至少3个第一螺纹通孔，每个第一螺纹通孔配置有一根第一调节螺钉，通过旋拧第一调节螺钉使第一调节螺钉与光源安装板抵触可以调节光源安装板与光源安装基板之间的平行度。

9、根据本技术第一方面前述任一实施方式，光源通过光源固定件安装在光源安装板上，光源固定件与光源安装板之间的相对位置可调。

10、根据本技术第一方面前述任一实施方式，光源固定件包括连接安装部，连接安装部与光源安装板贴合，且可沿着光源安装板滑动，在连接安装部上设有腰型孔，还包括与腰型孔配合的用于锁紧连接安装部与光源安装板之间的相对位置的锁紧螺钉。

11、根据本技术第一方面前述任一实施方式，光源固定件还包括光源夹持部，光源夹持部包括第一夹持板、第二夹持板和连接第一夹持板和第二夹持板的连接部，第一夹持板与第二夹持板之间形成夹持口，光源安装在夹持口内，还包括用于调节第一夹持板和第二夹持板之间的夹持松紧度的夹持螺钉，在第一夹持板和第二夹持板上设置有与夹持螺钉配合的第五螺纹通孔。

12、根据本技术第一方面前述任一实施方式，位置传感器可转动的设置在传感器安装板上，基座上设有用于安装位置传感器的传感器安装基板，

13、传感器安装板与传感器安装基板连接，传感器安装板与传感器安装基板之间的平行度可调，

14、通过驱动位置传感器相对传感器安装板转动和调节传感器安装板与传感器安装基板之间的平行度，可调节位置传感器的光接收面与反射光束之间的角度。

15、根据本技术第一方面前述任一实施方式，在传感器安装板上设置有相互配合的安装轴和安装轴承，位置传感器通过传感器固定件与安装轴承连接，传感器固定件套设在安装轴承上，并安装轴承相对固定，

16、在基座上设置有驱动传感器固定件转动的调节组件。

17、根据本技术第一方面前述任一实施方式，在传感器固定件上设置有与调节组件配合的驱动耳，调节组件包括连接驱动耳与基座的第二弹性件和第二调节螺钉，在基座上设置有与第二调节螺钉配合的第二螺纹通孔，通过旋拧第二调节螺钉使第二调节螺钉与驱动耳抵触可以驱动传感器固定件与安装轴承一起转动。

18、根据本技术第一方面前述任一实施方式，传感器安装板与传感器安装基板之间通过至少3根第三弹性件连接，在传感器安装基板上设置有至少3个第三螺纹通孔，每个第三螺纹通孔配置有一根第三调节螺钉，通过旋拧第三调节螺钉使第三调节螺钉与传感器安装板抵触可以调节传感器安装板与传感器安装基板之间的平行度。

19、根据本技术第一方面前述任一实施方式，位置传感器及传感器安装板位于基座上的一个暗盒内，传感器安装基板为暗盒的一部分，在暗盒的朝向反射光束方向的板体上设置有供反射光束通过的通光孔，位置传感器的光接收面朝向通光孔设置。

20、根据本技术第一方面前述任一实施方式，反光隔离组件包括沿着反射光束的传播方向依次设置的偏振片和法拉第旋光器。

21、根据本技术第一方面前述任一实施方式，法拉第旋光器安装在基座上，偏振片通过胶合直接固定在法拉第旋光器上。

22、根据本技术第一方面前述任一实施方式，反光隔离组件位于光源安装基板与位置传感器之间。

23、根据本技术第一方面前述任一实施方式，在暗盒的与第三螺纹通孔相对的侧壁上设置有第四螺纹通孔，第四螺纹通孔与第三螺纹通孔同轴，还包括与第四螺纹通孔配合的第四螺钉。

24、第二方面，本技术实施例提供的零位传感器调节方法，应用于如上所述的零位传感器，包括如下步骤：

25、s1、驱动安装有反射组件的运动台沿着全局坐标系的x轴运动位移δ，读取位置传感器的实际读数(a1，b1)，驱动运动台回零；

26、s2、若a1≠0，则调节位置传感器绕自身轴线转动；

27、ss1、重复步骤s1、s2，直至a1＝0；

28、s3、驱动运动台沿着全局坐标系的z轴运动位移δ，读取位置传感器的实际读数(a1″，b1″)，驱动运动台回零；

29、s4、若则调节传感器安装板与传感器安装基板之间的平行度；

30、ss2、重复步骤s1、s3直至

31、根据本技术第二方面前述实施方式，还包括如下步骤

32、s5、通过下式计算光源与全局坐标系的xy平面之间的夹角α

33、b1＝x*sin(α)

34、其中，x为运动台在全局坐标系的x轴方向的尺寸；

35、s6、若α与理论值存在偏差，则调节光源安装板与光源安装基板之间的平行度，使α与理论值相等；

36、s7、重复步骤s1、s3、s4、ss2，更新α的理论值。

37、根据本技术第二方面前述任一实施方式，还包括如下步骤

38、s8、驱动运动台沿着全局坐标系的y轴运动位移δ，读取位置传感器的实际读数(a1′，b1′)，驱动运动台回零；

39、s9、若b1′≠0，则调节光源安装板与光源安装基板之间的平行度；

40、ss3、重复步骤s8、s9，直至a1＝0；

41、s10、若a1′≠δ，则调节光源安装板与光源安装基板之间的平行度；

42、ss4、重复步骤s8、s10，直至若a1′＝δ。

43、一方面，本技术实施例的零位传感器通过设置反光隔离组件，可以防止来自位置传感器的光接收面反射的光线与从角锥棱镜射向位置传感器的反射光束发生干涉，避免因干涉导致反射光束的减弱影响零位传感器的检测精度。

44、另一方面，本技术实施例的零位传感器中的光源发出的激光光束的出射角度和位置传感器的光接收面与反射光束之间的角度可调，因此，可以使激光光束垂直入射至角锥棱镜的大圆面，使发射光束垂直射向位置传感器的光接受面，从而提高了零位传感器的检测精度。