[发明专利]一种二维线性运动平台垂直度的测量方法

说明书

本发明公开了一种二维线性运动平台垂直度的测量方法，包括线性运动平台、第一准直组件、第二准直组件和反射镜，以测量线性运动平台X方向的运动误差为例，将第一半导体激光器沿X方向运动，光束经准直、分光、折转、二次分光和聚焦等操作后，其中一路的光束以会聚像点方式入射至第二CCD器件，另外一路以平行于光轴方式入射至第二四象限光电探测器，利用第二CCD器件上像点的位移偏差和第二四象限探测器上光束中心的位置偏差，计算得出测量点的角度、直线度和平面度的误差信息，Y方向也按上述步骤完成测量，并利用两轴的直线度测量结果计算出二维线性运动平台的垂直度误差。本发明无需使用干涉仪等测量仪器，节约成本，并提高了整体测量效率。

技术领域

本发明涉及精密光学测量技术领域，具体为一种二维线性运动平台垂直度的测量方法。

背景技术

二维线性运动平台广泛应用于半导体行业光刻、晶圆检测以及自动光学检测等领域。对其关键技术指标垂直度测量方法的探索是该领域的重要研究内容。现有的研究成果如下：(1)美国Aglilent公司研制的双频激光干涉仪在测量垂直度误差方面具有高精度实时性的特点。整个测量过程需要使用高精度的L镜。(2)使用英国RANISHAW公司生产的XL80激光干涉仪，可在分步依次独立测量两轴直线度的基础上，计算得出线性运动平台的垂直度误差。测量过程需要借助其生产的直线度测量辅助光学组件来完成。(3)利用英国RANISHAW公司生产的RLE系列激光干涉仪，需使用两个或一对激光干涉仪完成垂直度测量，其优点是无需分光以及准直相对简单等，但整个测量过程也需要使用高精度的L镜。

上述测量方法都是采用了激光干涉的原理进行测量，需要采购或者搭建激光干涉系统，或是需要借助加工难度大且成本极高的L镜才可以开展测量。基于对激光准直仪的改进而对垂直度进行测量的方法还未见有报道。

发明内容

本发明提供一种二维线性运动平台垂直度的测量方法，解决了当前垂直度光学测量需使用干涉仪或特殊L镜的问题，以及对各个指标需独立分开测量的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二维线性运动平台垂直度的测量方法，包括如下步骤：

第一步、安装仪器，所述仪器包括线性运动平台、反射镜、第一准直组件和第二准直组件，所述反射镜安装在所述线性运动平台表面一角，所述第一准直组件与所述第二准直组件分别安装在所述线性运动平台相邻两侧，且所述第一准直组件与所述第二准直组件关于反射镜对称，所述第一准直组件包括安装在线性运动平台表面上的第一半导体激光器、悬浮固定在线性运动平台上方的第一激光准直扩束系统和第一分光镜，以及安装在线性运动平台外部的第二分光镜、第一会聚透镜、第一望远镜系统、第一CCD器件和第一四象限光电探测器，所述第二准直组件包括安装在线性运动平台表面相邻侧的第二半导体激光器、悬浮固定在线性运动平台上方的第二激光准直扩束系统和第三分光镜，以及安装在线性运动平台外部的第四分光镜、第二会聚透镜、第二望远镜系统、第二CCD器件和第二四象限光电探测器；

第二步、将仪器准直，由第一半导体激光器发射激光束，沿着第一激光准直扩束系统，经过第一分光镜、反射镜、第三分光镜、第四分光镜和第二会聚透镜聚焦到第二CCD器件上，同时由第二半导体激光器发射激光束，沿着第二激光准直扩充系统，经过第三分光镜、反射镜、第一分光镜、第二分光镜和第一会聚透镜聚焦到第一CCD器件上；

第三步、使用精密调整机构调节第一半导体激光器、第二半导体激光器以及反射镜，使第一CCD器件与第二CCD器件接收到的像点位于各自视场的中心位置；

第四步、调整第一四象限光电探测器和第二四象限光电探测器的位置、俯仰和偏摆，使激光束准确入射到两光电探测器的中心位置，仪器的准直校正全部完成；