[发明专利]一种测校长程电机导轨非正交性方法

说明书

技术领域

本发明涉及影像传感器技术领域，特别涉及一种测校长程电机导轨非正交性方法。

背景技术

光刻机领域的工件台是高精度定位运动台(以下简称定位台)，伺服精度一般在纳米级，需要高精度的控制器、执行器和测量系统。目前通常采用的测量系统是干涉仪，但干涉仪是相对测量系统，定位台重新上电后其初始位置会发生改变。因此需要另一绝对测量系统(一般为编码尺)给干涉仪确定定位台的初始位置。

这样定位台就有两套测量系统，每套测量系统都会确定一坐标系，干涉仪坐标系由干涉仪光轴确定，编码尺坐标系由编码尺的安装位置确定，编码尺一般与同方向的长程电机导轨平行，因此编码尺可以表征导轨的非正交性。

由于环境和安装等因素，这两个坐标系都不可能是一理想的完全正交的坐标系。如图1所示，其中XOY为理想坐标系，X'OY'为干涉仪坐标系，X”OY”为编码尺坐标系。干涉仪坐标系X向与理想坐标系X向之间的夹角为α，干涉仪坐标系Y向与理想坐标系Y向之间的夹角为β。编码尺坐标系X向与干涉仪坐标系X向之间的夹角为kx，编码尺坐标系Y向与干涉仪坐标系Y向之间的夹角为ky。

又如图2所示，图2中IFM表示干涉仪坐标系，ENC表示编码尺坐标系。当定位台由干涉仪测量系统切换为编码尺测量系统时，其运动轨迹将会从图2中的IFM切换为ENC。为保证定位台可以根据需要随时切换两套测量系统，需要做到如下两个方面：

1.两套测量系统的坐标系重合，且每套坐标系两个垂直方向(X向和Y向)正交，如X运动时，Y向的位移(由非伺服测量系统测得)为零，即图1中kx和ky均为零；

2.在同一位置，两个测量系统的测量值一致。

此外，干涉仪是光电测量系统，受环境和安装影响较大，因此需要第三方测量系统(比如掩模版或基准板上标记)对干涉仪进行周期校准。

目前一般利用机械工装保证长程电机导轨正交(编码尺与导轨平行，进而间接保证编码尺坐标系正交)，利用手动操作，测试多个不同点两个测量系统的值来计算两个测量系统之间的相对增益。但是该方案有如下缺点：

1.精度有限，机械安装导轨精度只能到达百微弧度级，且编码尺与导轨无法保证绝对平行；

2.以外在的工装为基准，没有以干涉仪坐标系为基准。当干涉仪受温度压力等环境因素影响变化时，编码尺无法及时做出响应、跟随变化；

3.手动测量费时间、不方便。

发明内容

为了解决现有技术的不足,本发明提供一种测校长程电机导轨非正交性方法，有效解决目前技术中存在的问题和缺点。

为解决上述技术问题，本发明提供一种测校长程电机导轨非正交性方法，包括：

步骤一：将定位台Y向的伺服测量系统设置为编码尺，X向伺服测量系统设置为干涉仪；

步骤二：将定位台沿X向运动，其余自由度均设为零；

步骤三：在运动过程中采样获取X向编码尺读数、X向干涉仪读数以及Y向干涉仪读数；

步骤四：根据X向编码尺读数和X向干涉仪读数，拟合计算编码尺坐标系X向相对干涉仪坐标系X向的增益；同时根据X向干涉仪读数和Y向干涉仪读数，拟合计算编码尺坐标系X向相对干涉仪坐标系X向之间的夹角；

步骤五：将定位台Y向的伺服测量系统设置为干涉仪，X向伺服测量系统设置为编码尺；

步骤六：将定位台沿Y向运动，其余自由度均设为零；

步骤七：在运动过程中采样获取Y向编码尺读数、Y向干涉仪读数以及X向干涉仪读数；

步骤八：根据Y向编码尺读数和Y向干涉仪读数，拟合计算编码尺坐标系Y向相对干涉仪坐标系Y向的增益；同时根据Y向干涉仪读数和X向干涉仪读数，拟合计算编码尺坐标系Y向相对干涉仪坐标系Y向之间的夹角，即可获取所述导轨的非正交性。

进一步的，在所述的测校长程电机导轨非正交性方法中，步骤二中所述将定位台沿X向运动具体为将定位台沿X向从最小值运动到最大值；步骤六中所述将定位台沿Y向运动具体为将定位台沿Y向从最小值运动到最大值。

进一步的，在所述的测校长程电机导轨非正交性方法中，根据定位台运动速度、运动行程、缓存区容量和伺服周期获得X向或Y向的所述采样的频率。

进一步的，在所述的测校长程电机导轨非正交性方法中，通过以下公式获得采样频率f，

，其中，int表示取整；K表示一预设的系数，K>1；S表示运动行程，V表示运动速度，T表示伺服周期，N表示缓存区容量。