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1. (WO2019001412) OPTICAL PATH COMPENSATION DEVICE
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说明书

发明名称 0001   0002   0003   0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067  

权利要求书

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14  

附图

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18  

说明书

发明名称 : 一种光程补偿装置

技术领域

[0001]
本发明涉及半导体集成电路装备制造领域,特别涉及一种光程补偿装置。

背景技术

[0002]
在调焦调平测量系统中,光路采用双远心的Scheimpflug结构(斜物成斜像)。在光路的装调过程中,如果物面或像面存在离焦误差,当测量对象-硅片表面存在倾斜时,会引入硅片的垂向测量误差,即所谓的“离焦倾斜效应”。因此,光路装调需要控制物、像面的离焦,减小离焦倾斜误差。
[0003]
通常光程补偿可以直接采用调整物面位置或者采用不同厚度的平板。在实际使用中,这两种调整机构均存在一定问题,具体如下:
[0004]
1)由于物面是调焦调平测量系统的基准,采用调整物面位置的方法来补偿光程容易产生其余方向的误差,调整不是解耦的。
[0005]
2)平板的种类繁多,不少于上百种规格,当调整范围比较大、分辨率要求较高时,要在上百中规格的平板中挑选出最合适厚度的平板,花费时间长且难度大,进而影响生产效率。
[0006]
发明内容
[0007]
为解决上述技术问题,本发明提供一种光程补偿装置,在避免引入其他方向误差的情况下有效实现对调焦调平测系统焦面位置的校正;校准过程顺畅、操作方便,且校准精度高。
[0008]
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
[0009]
一种光程补偿装置,包括楔板组、驱动机构及预紧单元,其中,所述楔板组包括可动楔板和固定楔板,所述可动楔板与所述固定楔板的楔角相同,楔面方向相反,所述预紧单元将所述可动楔板弹性压设在所述固定楔板上,所述驱动机构驱动所述可动楔板的楔面相对固定楔板的楔面滑动。
[0010]
可选地,所述固定楔板安装在固定安装座上,所述可动楔板通过可动安装座固定在所述固定安装座内,所述固定安装座内侧设置有与所述可动安装 座对应的导向面,且所述可动安装座的外侧面与所述固定安装座的导向面贴合。
[0011]
可选地,所述预紧单元包括顶部预紧模块,所述顶部预紧模块与所述可动安装座线接触,为所述可动楔板滑动提供垂直于所述可动楔板的楔面的预紧力。
[0012]
可选地,所述顶部预紧模块包括楔形压紧块和弹性件,所述楔形压紧块与所述可动楔板的楔角及楔面方向均相同,所述楔形压紧块沿所述可动安装座的运动方向固定在所述固定安装座侧边上,所述弹性件一端安装在所述可动安装座上,另一端弹性接触所述楔形压紧块的楔面。
[0013]
可选地,所述顶部预紧模块包括楔形压紧块和弹性件,所述楔形压紧块的楔角及楔面方向与所述可动楔板均相同,所述可动安装座为楔形结构,所述可动安装座的楔角及楔面方向与所述固定楔板均相同,所述楔形压紧块沿所述可动安装座的运动方向固定在所述固定安装座侧边上,所述弹性件一端安装在所述压紧块上,另一端弹性接触所述可动安装座的楔面。
[0014]
可选地,所述弹性件包括球形轴、压缩弹簧及卡环,所述球形轴设有台阶的一端为弹性接触端,用于安装固定的一端为止推端,所述球形轴的止推端通过所述卡环限位在一安装位置,所述卡环与所述球形轴弹性配合固定,所述压缩弹簧套设在所述球形轴上,两端与所述球形轴上的台阶和所述安装位置接触并产生压缩。
[0015]
可选地,所述预紧单元还包括侧面预紧模块,所述侧面预紧模块安装在所述固定安装座上,为所述可动安装座提供侧面预紧力。
[0016]
可选地,所述侧面预紧模块采用顶丝,所述顶丝穿过所述固定安装座侧面与所述可动安装座侧面抵接。
[0017]
可选地,所述驱动机构包括安装座、千分尺旋钮及拉伸弹簧,所述千分尺旋钮固定在所述安装座上,所述拉伸弹簧一端固定在所述安装座上,所述拉伸弹簧另一端与可动楔板对应连接,所述千分尺旋钮可沿所述可动楔板的运动方向伸缩,为所述可动楔板的运动提供驱动力。
[0018]
可选地,所述驱动机构包括:安装座、安装盖、电机模块及动作模块, 所述安装座上设有与所述安装盖对应的导轨,所述动作模块安装在所述安装座上并与所述安装盖连接,所述安装盖与所述可动楔板连接,所述电机模块驱动所述动作模块做水平运动,带动所述安装盖在所述导轨上水平运动。
[0019]
可选地,所述动作模块包括丝杠、丝杠支撑件、丝杠转接件、轴承和联轴器,所述丝杆通过丝杠支撑件安装在所述安装座上,所述丝杠一端顺序安装所述轴承和联轴器并与所述电机模块连接,所述丝杠另一端通过所述丝杠转接件与所述安装盖内侧固定连接。
[0020]
可选地,所述安装盖上设有推杆和拉伸弹簧,所述拉伸弹簧与所述可动楔板对应连接,所述推杆沿所述可动楔板运动方向设置,在所述电机模块的驱动下推动所述可动楔板。
[0021]
可选地,所述驱动机构还包括限位装置,所述限位装置包括限位开关、限位块和连接块,所述限位块固定在所述安装盖上,所述限位开关通过所述连接块设置在所述限位块两侧的安装座上,所述限位块向下延伸,与所述限位开关位置相对应。
[0022]
可选地,所述驱动机构还包括光栅尺、光栅尺读数头、读数头安装座,所述光栅尺安装在所述安装盖外侧,所述读数头安装座固定在所述安装座上,所述光栅尺读数头通过所述读数头安装座设置在光栅尺上。
[0023]
本发明提供的一种光程补偿装置,在物面或像面附近加入楔板组,利用驱动机构驱动可动楔板的楔面相对固定楔板做水平运动,从而不断调整楔板组厚度,达到改变光程的目的,在避免引入其他方向误差的情况下有效实现对调焦调平测系统焦面位置的校正;预紧单元提供恒定的预紧力,保证了可动楔板稳定顺畅的移动,操作方便且校准精度高。

附图说明

[0024]
图1为本发明实施例一光程补偿装置结构示意图;
[0025]
图2为本发明实施例一光程补偿装置结构示意图;
[0026]
图3为本发明实施例一楔板组结构示意图;
[0027]
图4为本发明实施例一楔板组剖视图;
[0028]
图5为本发明实施例一固定安装座结构示意图;
[0029]
图6为本发明实施例一楔形压紧块示意图;
[0030]
图7为本发明实施例一弹性件结构示意图;
[0031]
图8为本发明实施例一驱动机构结构示意图;
[0032]
图9为本发明实施例一驱动机构剖视图;
[0033]
图10为本发明实施例一光栅尺结构示意图;
[0034]
图11为本发明实施例一限位装置结构示意图;
[0035]
图12为本发明实施例一楔板组位置关系示意图;
[0036]
图13为本发明实施例一可动楔板移动示意图;
[0037]
图14为本发明实例二楔板组结构示意图;
[0038]
图15为本发明实例二楔板组剖视图;
[0039]
图16为本发明实施例二可动安装座结构示意图;
[0040]
图17为本发明实施例二楔形压紧块示意图;
[0041]
图18为本发明实施例三驱动机构示意图。
[0042]
图1-18所示:100-楔板组、110-固定楔板、120-可动楔板、130-固定安装座、140-可动安装座、141-导向面、150-楔形可动安装座、200-驱动机构、210-安装座、211-导轨、220-安装盖、221-推杆、222-第一拉伸弹簧、230-电机模块、231-电机、232-电机支撑件、240-动作模块、241-丝杠、242-丝杠支撑件、243-轴承、244-联轴器、245-丝杠转接件、250-光栅尺、260-光栅尺读数器、270-读数头安装座、281-千分尺旋钮、282-第二拉伸弹簧、283-安装底座、284-微分套筒、300-顶部预紧模块、310-第一楔形压紧块、320-弹性件、321-球形轴、322-压缩弹簧、323-卡环、330-第二楔形压紧块、400-侧面预紧模块、500-限位装置、510-限位开关、520-限位块、530-连接块。

具体实施方式

[0043]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是,本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施 例的目的。
[0044]
实施例一
[0045]
本发明的光程补偿装置设置在调焦调平装置中,用于光机装调中改变光路中的光程长度,并反馈光程变化信息到调焦调平系统中,实现焦面位置的校正。需要说明的是,将光程补偿装置设置在调焦调平装置中仅为本发明应用的一种实施方式,可应用本发明的实施例并不限于此。
[0046]
如图1-4所示,所述光程补偿装置包括楔板组100、驱动机构200及预紧单元,其中,所述楔板组100包括可动楔板120和固定楔板110,所述可动楔板120与所述固定楔板110的楔角相同,楔面方向相反,所述预紧单元将所述可动楔板120弹性压设在所述固定楔板110上,所述驱动机构200驱动所述可动楔板120的楔面相对固定楔板110的楔面滑动。其中,所述可动楔板120与所述固定楔板110均为透光材质,并且将楔板组100设置于调焦调平系统的光路中。通过调整可动楔板120与固定楔板110的相对位置,可以改变楔板组100的厚度,从而起到调节光路中的光程长度的作用。
[0047]
进一步地,如图3-5所示,所述固定楔板110安装在固定安装座130上,所述可动楔板120通过可动安装座140固定在所述固定安装座130内,所述固定安装座130内侧设置有与所述可动安装座140对应的导向面141,且所述可动安装座140的外侧面和所述固定安装座130的导向面141贴合,本实施例优选在固定安装座130内侧设置两个导向面141,用于对可动安装座140在固定安装座130中移动时的导向作用。
[0048]
进一步地,如图3-6所示,所述预紧单元包括顶部预紧模块300,所述顶部预紧模块300与所述可动安装座140线接触,为所述可动楔板120滑动提供垂直于所述可动楔板120的楔面的预紧力。进一步地,所述顶部预紧模块300包括第一楔形压紧块310和弹性件320,所述第一楔形压紧块310与所述可动楔板120的楔角及楔面方向均相同,所述第一楔形压紧块310沿所述可动安装座140的运动方向固定在所述固定安装座130侧边上,所述弹性件320一端安装在所述可动安装座140上,另一端弹性接触所述第一楔形压紧块310的楔面。
[0049]
进一步地,如图4和7所示,所述弹性件320包括球形轴321、压缩弹簧322及卡环323,所述球形轴321设有台阶的一端为弹性接触端,用于安装固定的一端为止推端,所述球形轴321的止推端通过所述卡环323限位在一安装位置上,本实施例卡环323将止推端限位在可动安装座140上,所述卡环323与所述球形轴321弹性配合固定,所述压缩弹簧322套设在所述球形轴321上,两端通过所述球形轴321上的台阶和所述可动安装座140接触压缩,所述球形轴321上的台阶抵接所述第一楔形压紧块310的楔面。
[0050]
较佳地,继续参照图3,所述预紧单元还包括侧面预紧模块400,所述侧面预紧模块400安装在所述固定安装座130两侧,为所述可动安装座140提供侧面预紧力。本实施例侧面预紧模块400优选采用顶丝,顶丝穿过所述固定安装座130侧面与所述可动安装座140侧面抵接。
[0051]
进一步地,如图8-9所示,所述驱动机构200包括:安装座210、安装盖220、电机模块230及动作模块240,所述安装座210上设有与所述安装盖220对应的导轨211,所述动作模块240安装在所述安装座210上并与所述安装盖220连接,所述安装盖220与所述可动楔板120连接,所述电机模块230驱动动作模块240做水平运动,带动所述安装盖220在所述导轨211上水平运动。
[0052]
进一步地,继续参照图8,所述电机模块230包括电机支撑件232和电机231,所述电机231通过电机支撑件232与动作模块240连接。
[0053]
进一步地,继续参照图9,所述动作模块240包括丝杠241、丝杠支撑件242、丝杠转接件245、轴承243和联轴器244,所述丝杆241通过丝杠支撑件242安装在所述安装座210上,所述丝杠241一端顺序安装所述轴承243和联轴器244并与所述电机模块230连接,所述丝杠241另一端通过所述丝杠转接件245与所述安装盖220内侧固定连接。丝杠241在轴承243和联轴器244的作用下,将电机模块230的旋转运动转换为丝杠241直线运动,带动安装盖220沿导轨211做直线运动。
[0054]
进一步地,继续参照图9,所述安装盖220上设有推杆221和第一拉伸弹簧222,所述第一拉伸弹簧222与所述可动楔板120对应连接,所述推杆221沿所述可动楔板120运动方向设置,在所述电机模块230的驱动下推动所述 可动楔板120。
[0055]
较佳地,如图10所示,所述驱动机构200还包括光栅尺250、光栅尺读数头260、读数头安装座270,所述光栅尺250安装在所述安装盖220外侧,所述读数头安装座270固定在所述安装座210上,所述光栅尺读数头260通过所述读数头安装座270设置在光栅尺250上。当安装盖220做直线运动时,光栅尺250随安装盖220运动,通过光栅尺读数头260获取位移信息,反馈可动楔板120的位移信息给调焦调平系统,从而能够根据可动楔板120的位移信息推出调焦调平系统的焦面的位移信息。
[0056]
进一步地,如图11所示,所述驱动机构200还包括限位装置500,所述限位装置500包括限位开关510、限位块520和连接块530,所述限位块520固定在所述安装盖220上,所述限位开关510通过所述连接块530设置在所述限位块520两侧的安装座210上,所述限位块520向下延伸,与所述限位开关510相对应。当安装盖220移动时,限位块520相应移动,当限位块520的延伸部接触到限位开关510时,触发过限报警,防止器件损坏。
[0057]
参照图1-10所示,本发明的光程补偿装置工作原理如下:
[0058]
启动电机231,丝杠241在电机231的驱动下做直线运动并带动安装盖220沿导轨211做直线运动,进而带动第一拉伸弹簧222做直线运动,第一拉伸弹簧222拉动可动安装座140沿导向面141做直线运动,同时推杆221和第一拉伸弹簧222保证可动安装座140运动稳定性;可动楔板120在可动安装座140的带动下在固定楔板110的楔面上移动,同时顶部预紧模块300和侧面预紧模块400在可动安装座140移动过程中产生恒定的预紧力,保证了可动安装座140移动的稳定顺畅;通过限位装置500防止丝杠241运动行程过限。
[0059]
如图12-13所示,可动楔板120移动,楔板组100的厚度从AB段变成AC段,楔板组100厚度变化为BC段长度,光程因此发生改变。通过光栅尺读数头260获取可动楔板120的位移长度为H,根据H计算出光程变化量为H tan(α)(n-1)/n,其中α为可动楔板120的楔角,n为可动楔板120的折射率,当光程变化量使得像面调焦到探测器焦平面上时,则停止可动楔板120 移动;若没有完成调焦,可动楔板120持续移动。
[0060]
如表1所示,本实施例给出了可动楔板120和固定楔板110相对滑动时推力和摩擦力的关系:FCOS(β)F≥fu(mg+F 1),这里的推力方向与可动楔板120移动方向一致;其中β为推力方向与可动楔板120移动方向的角度;F为推力;f为可动楔板120相对运动时的摩擦力;mg为重力,本实施例中的重力为1.5N;F 1为预紧力,由预紧装置提供,本实施例压缩弹簧322优选外径为φ4,自由长度为15mm,最大容许位移为5.25mm,线径为φ0.55mm,压缩弹簧322常数为2.0N/mm,压缩弹簧322的压缩量为3mm,单个弹簧的力为2.0×3=6N;u为摩擦系数,本实施例在可动楔板120和固定楔板110间加浸渍油,则可动楔板120运动过程中的摩擦系数的大小为0.12。
[0061]
表1:楔板组相对运动摩擦力数据表
[0062]
[表0001]
楔板运动的行程(mm) 3 6 9 15
预紧力(N) 12 12 12 12
重力(N) 1.5 1.5 1.5 1.5
运动过程中的摩擦力(N) 1.62 1.62 1.62 1.62

[0063]
实施例二
[0064]
本实施例与实施例一的区别在于:本实施例中的可动安装座采用楔形可动安装座150;顶部预紧模块300为楔形可动安装座150的移动过程提供预紧力,具体地,如图14-17所示,顶部预紧模块300包括第二楔形压紧块330和弹性件320,所述第二楔形压紧块330的楔角及楔面方向与所述可动楔板120均相同,所述楔形可动安装座150的楔角及楔面方向与所述固定楔板110均相同,所述第二楔形压紧块330沿所述楔形可动安装座150的运动方向固定在所述固定安装座130侧边上,所述弹性件320一端安装在所述压紧块上,另一端弹性接触所述楔形可动安装座150的楔面,为可动楔板120滑动提供垂直于所述楔形可动楔板120的楔面的预紧力,保证了可动楔板120移动的稳定顺畅。
[0065]
实施例三
[0066]
本实施例与实施例一及实施例二的区别在于,如图18所示,本实施例中的所述驱动机构200包括安装底座283、千分尺旋钮281及第二拉伸弹簧282,所述千分尺旋钮281固定在所述安装底座283上,所述第二拉伸弹簧282一端固定在所述安装底座283上,所述第二拉伸弹簧282另一端与可动楔板120对应连接,千分尺旋钮281可沿所述可动楔板120的运动方向伸缩,为所述可动楔板120的运动提供驱动力;还设有微分套筒284,通过读取微分套筒284上的刻度变化来获取可动楔板120的移动距离信息。
[0067]
显然,本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

权利要求书

[权利要求 1]
一种光程补偿装置,其特征在于,包括楔板组、驱动机构及预紧单元,其中,所述楔板组包括可动楔板和固定楔板,所述可动楔板与所述固定楔板的楔角相同,楔面方向相反,所述预紧单元将所述可动楔板弹性压设在所述固定楔板上,所述驱动机构驱动所述可动楔板的楔面相对固定楔板的楔面滑动。
[权利要求 2]
如权利要求1所述的光程补偿装置,其特征在于,所述固定楔板安装在固定安装座上,所述可动楔板通过可动安装座固定在所述固定安装座内,所述固定安装座内侧设置有与所述可动安装座对应的导向面,且所述可动安装座的外侧面与所述固定安装座的导向面贴合。
[权利要求 3]
如权利要求2所述的光程补偿装置,其特征在于,所述预紧单元包括顶部预紧模块,所述顶部预紧模块与所述可动安装座线接触,为所述可动楔板滑动提供垂直于所述可动楔板的楔面的预紧力。
[权利要求 4]
如权利要求3所述的光程补偿装置,其特征在于,所述顶部预紧模块包括楔形压紧块和弹性件,所述楔形压紧块与所述可动楔板的楔角及楔面方向均相同,所述楔形压紧块沿所述可动安装座的运动方向固定在所述固定安装座侧边上,所述弹性件一端安装在所述可动安装座上,另一端弹性接触所述楔形压紧块的楔面。
[权利要求 5]
如权利要求3所述的光程补偿装置,其特征在于,所述顶部预紧模块包括楔形压紧块和弹性件,所述楔形压紧块的楔角及楔面方向与所述可动楔板均相同,所述可动安装座为楔形结构,所述可动安装座的楔角及楔面方向与所述固定楔板均相同,所述楔形压紧块沿所述可动安装座的运动方向固定在所述固定安装座侧边上,所述弹性件一端安装在所述压紧块上,另一端弹性接触所述可动安装座的楔面。
[权利要求 6]
如权利要求4或5所述的光程补偿装置,其特征在于,所述弹性件包括球形轴、压缩弹簧及卡环,所述球形轴设有台阶的一端为弹性接触端,用于安装固定的一端为止推端,所述球形轴的止推端通过所述卡环限位在一安 装位置,所述卡环与所述球形轴弹性配合固定,所述压缩弹簧套设在所述球形轴上,两端与所述球形轴上的台阶和所述安装位置接触并产生压缩。
[权利要求 7]
如权利要求3所述的光程补偿装置,其特征在于,所述预紧单元还包括侧面预紧模块,所述侧面预紧模块安装在所述固定安装座上,为所述可动安装座提供侧面预紧力。
[权利要求 8]
如权利要求7所述的光程补偿装置,其特征在于,所述侧面预紧模块采用顶丝,所述顶丝穿过所述固定安装座侧面与所述可动安装座侧面抵接。
[权利要求 9]
如权利要求1所述的光程补偿装置,其特征在于,所述驱动机构包括安装座、千分尺旋钮及拉伸弹簧,所述千分尺旋钮固定在所述安装座上,所述拉伸弹簧一端固定在所述安装座上,所述拉伸弹簧另一端与可动楔板对应连接,所述千分尺旋钮可沿所述可动楔板的运动方向伸缩,为所述可动楔板的运动提供驱动力。
[权利要求 10]
如权利要求1所述的光程补偿装置,其特征在于,所述驱动机构包括:安装座、安装盖、电机模块及动作模块,所述安装座上设有与所述安装盖对应的导轨,所述动作模块安装在所述安装座上并与所述安装盖连接,所述安装盖与所述可动楔板连接,所述电机模块驱动所述动作模块做水平运动,带动所述安装盖在所述导轨上水平运动。
[权利要求 11]
如权利要求10所述的光程补偿装置,其特征在于,所述动作模块包括丝杠、丝杠支撑件、丝杠转接件、轴承和联轴器,所述丝杆通过丝杠支撑件安装在所述安装座上,所述丝杠一端顺序安装所述轴承和联轴器并与所述电机模块连接,所述丝杠另一端通过所述丝杠转接件与所述安装盖内侧固定连接。
[权利要求 12]
如权利要求10所述的光程补偿装置,其特征在于,所述安装盖上设有推杆和拉伸弹簧,所述拉伸弹簧与所述可动楔板对应连接,所述推杆沿所述可动楔板运动方向设置,在所述电机模块的驱动下推动所述可动楔板。
[权利要求 13]
如权利要求10所述的光程补偿装置,其特征在于,所述驱动机构还包括限位装置,所述限位装置包括限位开关、限位块和连接块,所述限位块固定在所述安装盖上,所述限位开关通过所述连接块设置在所述限位块两 侧的安装座上,所述限位块向下延伸,与所述限位开关位置相对应。
[权利要求 14]
如权利要求10所述的光程补偿装置,其特征在于,所述驱动机构还包括光栅尺、光栅尺读数头、读数头安装座,所述光栅尺安装在所述安装盖外侧,所述读数头安装座固定在所述安装座上,所述光栅尺读数头通过所述读数头安装座设置在光栅尺上。

附图

[ 图 1]  
[ 图 2]  
[ 图 3]  
[ 图 4]  
[ 图 5]  
[ 图 6]  
[ 图 7]  
[ 图 8]  
[ 图 9]  
[ 图 10]  
[ 图 11]  
[ 图 12]  
[ 图 13]  
[ 图 14]  
[ 图 15]  
[ 图 16]  
[ 图 17]  
[ 图 18]