專利名稱：激光干涉對比測校裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精密測量裝置，尤其涉及一種激光干涉對比測校裝置。
技術(shù)背景在Agilent (安捷倫)《Laser & Optics Manual》中，我們可以看到激 光干涉儀三軸測量(X、 Y和Rz)的典型應(yīng)用。如圖l所示，X-Y臺裝有 兩個互相垂直的平面鏡，其作為平面鏡干涉儀的反射鏡。其中X向有一 個平面鏡干涉儀，Y向有兩個平面鏡干涉儀。三個干涉儀可以測得三個位 移X、 Y和Y',其中Rz轉(zhuǎn)角6 s arctan....................................................公式 1在此應(yīng)用中， 一般激光器X、 Y、 Ry和Rz自由度可調(diào)，分光鏡X、 Y和Rz自由度可調(diào)。此應(yīng)用實例簡單，主要用于三軸測量，不能用于測 量系統(tǒng)的對比測^交。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種激光干涉對比測校裝置，其可以有效提高 測量精度。為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種激光干涉對比測校裝置，其中， 該裝置主要包括運動平臺、激光器組件、50%分光鏡、測量系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)系 統(tǒng)；其中，標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)為已知精確的激光干涉測量系統(tǒng)；測量系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)系 統(tǒng)同時測量運動平臺位移，然后通過比較測量結(jié)果檢測測量系統(tǒng)的精度和 重復(fù)精度。所述運動平臺為二維運動平臺、測量系統(tǒng)測量運動平臺的x向位移、y向位移和繞z軸旋轉(zhuǎn)位移與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)精確的x向位移，y向位移以及繞 z軸旋轉(zhuǎn)位移進行比較。所述裝置還包括經(jīng)過減振的大理石平臺，測量系統(tǒng)以及標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)放置 在經(jīng)過減振的大理石平臺上。測量系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)共用激光器組件和50%分光鏡，激光器組件發(fā)出 激光，經(jīng)50。/o分光鏡后分為兩束，其中反射光束作為標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)激光束，透 射光束作為測量系統(tǒng)激光束。測量系統(tǒng)包括三個反射鏡、 一個50%分光鏡、 一個33%分光鏡、三個 單軸干涉儀；測量系統(tǒng)激光束經(jīng)第一反射鏡至33°/。分光鏡分為兩束，其中 33°/。反射光束經(jīng)第二反射鏡反射至第一單軸千涉儀，其余67%透射光束經(jīng) 50%分光鏡后分為兩束，其中一束至第二單軸干涉儀，另外一束經(jīng)第三反 射鏡后至第三單軸干涉儀。兩個單軸干涉儀沿x向放置，另一個單軸干涉儀沿y向放置。標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)包括一—50%分光鏡、兩個反射鏡以及兩個三軸干涉儀；標(biāo) 準(zhǔn)系統(tǒng)激光束經(jīng)50%分光鏡后，反射光束至第一個三軸干涉儀，透射光束 經(jīng)第 一反射鏡和第二反射鏡后至第二個三軸千涉儀。第一個三軸干涉儀沿x向放置、第二個三軸千涉儀沿y向放置。測量系統(tǒng)中第 一單軸干涉儀與二維運動平臺距離和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中第二 個三軸干涉儀與二維運動平臺距離相等與現(xiàn)有技術(shù)相比，本裝置的主要優(yōu)點為本裝置采用兩套測量系統(tǒng)， 其中 一套為測量系統(tǒng)，另外一套已知精確的激光千涉測量系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)系 統(tǒng)。以測量系統(tǒng)所測的x向位移、y向位移和繞z軸的位移與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)進 行比較，以評估測量系統(tǒng)的精度和重復(fù)精度，有效提高了測量的精度。


通過本發(fā)明實施例并結(jié)合其附圖的描述，可以進 一 步理解本發(fā)明的目 的、具體結(jié)構(gòu)特征和優(yōu)點。其中，附圖為圖l是現(xiàn)有技術(shù)中激光干涉對比測校裝置的光路示意圖。 圖2是本發(fā)明的激光干涉對比測校裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的激光干涉對比測校裝置的光路示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，但不應(yīng)以此限制 本發(fā)明的保護范圍。如圖2所示，本發(fā)明提供的激光干涉對比測校裝置主要包括經(jīng)過減振 的大理石平臺1， 二維運動平臺2，激光器組件10, 50y。分光鏡8b，用以 糾正測量結(jié)果的溫度氣壓補償單元5，測量系統(tǒng)(未標(biāo)號)和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)(未 標(biāo)號)。二維運動平臺2，測量系統(tǒng)以及標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)放置在經(jīng)過減振的大理 石平臺上。標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)為已知精確的激光干涉測量系統(tǒng)。將測量系統(tǒng)所測二 維運動平臺2的x向位移，y向位移和繞z軸的位移與進行標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)比較， 以評估并改進測量系統(tǒng)的測量精度和重復(fù)精度。測量系統(tǒng)包括反射鏡6a、 6b和6c、 50%分光鏡8a、 33%分光鏡11、 單軸干涉儀3a、 3b和3c。其中，單軸干涉儀3a和3b為x向，單軸干涉 儀3c為y向。標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)包括50%分光鏡9、反射鏡4a和4b以及三軸千 涉儀7a和7b。其中，三軸干涉4義7a為x向，三軸干涉4義7b為y向。測 量系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)共用一套激光器組件IO和一個50%分光鏡813。測量系統(tǒng)中y向單軸干涉儀3c和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中y向三軸干涉儀7b與二 維運動平臺2距離相等(等死程)，以減少死程誤差引起的測量結(jié)果差異。本裝置中的二維運動平臺2固定，三軸干涉儀7a和7b的繞z軸以 及沿z軸的自由度可調(diào)；單軸干涉儀3a、 3b和3c具有三維調(diào)節(jié)架，其可 進行3個自由度Rx、 Ry和Rz的調(diào)節(jié)。Rx、 Ry、 Rz和z，分別指繞x、 y 和z軸的旋轉(zhuǎn)以及z向移動。其中，二維運動平臺2靠近三軸干涉儀7a 和7b以及單軸干涉儀3a、 3b和3c—側(cè)為鍍膜面，可作為反射鏡使用。激光器組件IO有兩個可調(diào)自由度Ry和Rz (繞y和z軸的旋轉(zhuǎn))； 各反射鏡4a、 4b、 6a、 6b和6c以及分光鏡8a、 8b、 9和ll的Rz自由度 可調(diào)，均可繞z軸進行旋轉(zhuǎn)。本裝置以測量系統(tǒng)所測的x向位移、y向位移和繞z軸的位移與標(biāo)準(zhǔn) 系統(tǒng)測量的精確x向位移、y向位移和繞z軸的位移進行比較，評估測量系統(tǒng)的精度和重復(fù)精度。如圖3所示，激光器組件10發(fā)出激光，經(jīng)50。/。分光鏡8b后分為兩束， 其中反射光束作為標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)激光束，透射光束作為測量系統(tǒng)激光束。標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)激光束經(jīng)50%分光鏡9后，反射光束至三軸干涉儀7b,透 射光束經(jīng)反射鏡4b和反射鏡4a后至三軸干涉儀7a。測量系統(tǒng)激光束經(jīng)反射鏡6b至33%分光鏡11分為兩束。其中33% 反射光束經(jīng)反射鏡6c反射至單軸干涉儀3c，其余67%透射光束經(jīng)50%分 光鏡8a后分為兩束，其中一束至單軸干涉儀3b,另外一束經(jīng)反射鏡6a 后至單軸干涉儀3a。本裝置采用測量系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，此時還存在著兩套光路的調(diào)節(jié)問 題，光路調(diào)節(jié)包括順向調(diào)節(jié)和逆向調(diào)節(jié)，可以先順向調(diào)節(jié)，再逆向調(diào)節(jié)光 路。順向調(diào)節(jié)從激光器組件10開始依次調(diào)節(jié)各光學(xué)組件，使光束打在二 維運動平臺組件2靠近激光干涉儀一側(cè)的鍍膜面上。逆向調(diào)節(jié)光路過程 中，首先調(diào)節(jié)好標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)光路，然后以其為基準(zhǔn)調(diào)節(jié)測量系統(tǒng)光路，首先 調(diào)節(jié)三軸干涉儀7a和7b,使其測量光束與二維運動平臺組件2的反射鏡 垂直，然后調(diào)節(jié)單軸干涉儀3a、 3b和3c及其后反射鏡6a、 6c和50%分 光鏡8a,使單軸干涉儀3a、 3b和3c的測量光束與二維運動平臺組件2 的鍍膜面垂直，最后按照光路依次調(diào)節(jié)其余光學(xué)組件，使之適應(yīng)干涉儀的 測量光束要求。以上描述的僅僅是基于本發(fā)明的幾個較佳實施例，并不能以此來限定 本發(fā)明的范圍。任何對本發(fā)明的方法作本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟知步驟的替換、組 合、分立，以及對本發(fā)明實施步驟作本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟知的等同改變或替換 均不超出本發(fā)明的揭露以及保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種激光干涉對比測校裝置，其特征在于該裝置主要包括運動平臺、激光器組件、50％分光鏡、測量系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)；其中，標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)為已知精確的激光干涉測量系統(tǒng)；測量系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)同時測量運動平臺位移，然后通過比較測量結(jié)果檢測測量系統(tǒng)的精度和重復(fù)精度。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種激光干涉對比測校裝置，其特征在于所述 運動平臺為二維運動平臺、測量系統(tǒng)測量運動平臺的x向位移、y向位移 和繞z軸旋轉(zhuǎn)位移與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)精確的x向位移，y向位移以及繞z軸旋轉(zhuǎn) 位移進4于比專交。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種激光干涉對比測校裝置，其特征在于所述 裝置還包括經(jīng)過減振的大理石平臺，測量系統(tǒng)以及標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)放置在經(jīng)過減 振的大理石平臺上。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種激光干涉對比測校裝置，其特征在于測量 系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)共用激光器組件和50%分光鏡，激光器組件發(fā)出激光，經(jīng) 50%分光鏡后分為兩束，其中反射光束作為標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)激光束，透射光束作 為測量系統(tǒng)激光束。
5、 如權(quán)利要求4所述的一種激光干涉對比測校裝置，其特征在于測量 系統(tǒng)包括三個反射鏡、 一個50%分光鏡、 一個33%分光鏡、三個單軸干涉 儀；測量系統(tǒng)激光束經(jīng)第一反射鏡至33%分光鏡分為兩束，其中33%反射 光束經(jīng)第二反射鏡反射至第一單軸干涉儀，其余67%透射光束經(jīng)50%分光 鏡后分為兩束，其中一束至第二單軸干涉儀，另外一束經(jīng)第三反射鏡后至 第三單軸干涉儀。
6、 如權(quán)利要求5所述的一種激光干涉對比測校裝置，其特征在于兩個 單軸干涉儀沿x向放置，另一個單軸干涉儀沿y向放置。
7、 如權(quán)利要求4所述的一種激光干涉對比測校裝置，其特征在于標(biāo)準(zhǔn) 系統(tǒng)包括一個50%分光鏡、兩個反射鏡以及兩個三軸干涉儀；標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)激 光束經(jīng)50%分光鏡后，反射光束至第一個三軸干涉儀，透射光束經(jīng)第一反 射鏡和第二反射鏡后至第二個三軸干涉儀。
8、 如權(quán)利要求1所述的一種激光干涉對比測校裝置，其特征在于第一 個三軸干涉儀沿x向放置、第二個三軸干涉儀沿y向放置。
9、 如權(quán)利要求5至8任一項所述的一種激光干涉對比測校裝置，其特征 在于測量系統(tǒng)中第 一單軸干涉儀與二維運動平臺距離和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中第二 個三軸干涉儀與二維運動平臺距離相等。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光干涉對比測校裝置，其中，該裝置主要包括運動平臺、激光器組件、50％分光鏡、測量系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)；其中，標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)為已知精確的激光干涉測量系統(tǒng)；測量系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)同時測量運動平臺位移，然后通過比較測量結(jié)果檢測測量系統(tǒng)的精度和重復(fù)精度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本裝置采用兩套測量系統(tǒng)，其中一套為測量系統(tǒng)，另外一套已知精確的激光干涉測量系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。以測量系統(tǒng)所測的x向位移、y向位移和繞z軸的位移與標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)進行比較，有效提高了測量精度。
文檔編號G01B9/02GK101245984SQ200810034409
公開日2008年8月20日 申請日期2008年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月7日
發(fā)明者任勝偉 申請人:上海微電子裝備有限公司