本實用新型涉及一種硅片臺大行程三自由度測量系統(tǒng)，該硅片臺三自由度位移測量系統(tǒng)應(yīng)用于半導(dǎo)體光刻機中，屬于半導(dǎo)體制造裝備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

光刻機的工件臺系統(tǒng)分為掩膜臺和硅片臺兩個子系統(tǒng)，為準(zhǔn)確的測量硅片臺的位移和轉(zhuǎn)動，需在硅片臺上安裝光電編碼器。傳統(tǒng)的硅片臺三自由度測量系統(tǒng)采用二維光電編碼器，經(jīng)過復(fù)雜的計算得出硅片臺的位移信息，比較復(fù)雜。為了簡化硅片臺運動位移和角度的測量，提高測量的精度和準(zhǔn)確性，擴大硅片臺運動的可測量行程范圍，提出本實用新型闡述的大行程三自由度測量系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提出一種平面內(nèi)三自由度位移和轉(zhuǎn)動的測量系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)硅片臺在平面內(nèi)大行程運動狀態(tài)的測量，不受運動范圍的限制。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種硅片臺大行程三自由度測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)包含玻璃基板、硅片臺和一維光電編碼器。一維光電編碼器安裝在硅片臺的下表面，硅片臺放在玻璃基板的上表面。其特征在于：玻璃基板沿豎直方向分成寬度相等的幾部分，每部分刻有間距相等且相互平行的標(biāo)志線，相鄰兩部分的標(biāo)志線方向相互垂直；在硅片臺的下表面的四個角分別布置一對光電編碼器，左上角布置第一對光電編碼器，右上角布置第二對光電編碼器，右下角布置第三對光電編碼器，左下角布置第四對光電編碼器，四對光電編碼器的布置方向相同；每對光電編碼器由兩個互相垂直放置的一維光電編碼器組成，且兩個一維光電編碼器的中心連線與一維光電編碼器本身中心線垂直或平行；第一對和第四對光電編碼器的中心距等于第二對和第三對光電編碼器的中心距，都等于玻璃基板每部分的寬度；第一對和第四對光電編碼器的中心連線平行于第二對和第三對光電編碼器的中心連線，第一對和第二對光電編碼器的中心位置在Y方向至少相差一個標(biāo)志線的寬度。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性的技術(shù)效果：通過玻璃基板刻線，利用一維光電編碼器可以測量硅片臺大行程的平面運動，且可以根據(jù)精度需求設(shè)置玻璃基板上標(biāo)志線的間距，理論上可實現(xiàn)任意精度的測量。該測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，測量信號易于處理。

附圖說明

圖1是本實用新型提供的一種硅片臺大行程三自由度測量系統(tǒng)的示意圖。

圖2是本實用新型提供的一維光電編碼器在硅片臺下表面的布置示意圖。

圖3是本實用新型提供的玻璃基板刻線示意圖。

圖4是本實用新型提供的四對光電編碼器分布在玻璃基板的三部分，且其中兩個光電編碼器位于標(biāo)志線分界處的四種情況的示意圖。

圖5是本實用新型提供的光電編碼器分布在玻璃基板的兩部分，且沒有任何一個光電編碼器位于標(biāo)志線分界處的示意圖。

圖中：1-玻璃基板平面；2-硅片臺；3-承載玻璃基板的基座；4-一維光電編碼器；5-豎直標(biāo)志線；6-水平標(biāo)志線。

具體實施方式

本實用新型是一種可實現(xiàn)硅片臺大行程三自由度運動的測量系統(tǒng)，包括玻璃基板1、硅片臺2、承載玻璃基板的基座3、一維光電編碼器4。

所述的測量系統(tǒng)可實現(xiàn)硅片臺大行程三自由度位移和轉(zhuǎn)動的測量，其信號采集與處理包含兩種情況。第一種情況：當(dāng)硅片臺攜帶的四對光電編碼器位于玻璃基板的相鄰兩部分，且沒有任何一個光電編碼器在相鄰兩部分的交界處時，有四個有效的光電編碼器，其中兩個光電編碼器測量位移，兩個光電編碼器測量轉(zhuǎn)動。第二種情況：當(dāng)硅片臺攜帶的四對光電編碼器位于玻璃基板的三部分，且其中兩個光電編碼器在相鄰兩部分的交界處時，有三個有效的光電編碼器，其中一個光電編碼器測量位移，兩個光電編碼器測量轉(zhuǎn)動。

下面結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)、測量情況作進一步的說明。

圖1是本實用新型提供的一種硅片臺大行程三自由度測量系統(tǒng)的示意圖，圖2是一維光電編碼器在硅片臺下表面的布置示意圖，本實用新型提供的一種硅片臺大行程三自由度測量系統(tǒng)包括玻璃基板1、硅片臺2、承載玻璃基板的基座3、一維光電編碼器4。

圖2是本實用新型提供的一維光電編碼器在硅片臺下表面的布置示意圖。在硅片臺的下表面的四個角分別布置一對光電編碼器，左上角布置第一對光電編碼器，右上角布置第二對光電編碼器，右下角布置第三對光電編碼器，左下角布置第四對光電編碼器，四對光電編碼器的布置方向相同；每對光電編碼器由兩個互相垂直放置的一維光電編碼器組成，且兩個一維光電編碼器的中心連線與一維光電編碼器本身中心線垂直或平行；第一對和第四對光電編碼器的中心距等于第二對和第三對光電編碼器的中心距，都等于玻璃基板每部分的寬度；第一對和第四對光電編碼器的中心連線平行于第二對和第三對光電編碼器的中心連線，第一對和第二對光電編碼器的中心位置在Y方向至少相差一個標(biāo)志線的寬度。

圖3是本實用新型提供的玻璃基板刻線示意圖。玻璃基板沿Y方向分成寬度相等的幾部分，每部分刻有間距相等且相互平行的標(biāo)志線，相鄰兩部分的標(biāo)志線方向相互垂直。

圖4是本實用新型提供的四對光電編碼器分布在玻璃基板的三部分，且其中兩個光電編碼器位于標(biāo)志線分界處的四種情況的示意圖。當(dāng)硅片臺沿Y方向運動，圖4a是第一對和第四對光電編碼器的豎直方向的一維光電編碼器位于標(biāo)志線的分界處，失效，第二對光電編碼器的豎直方向的一維光電編碼器測量沿Y方向的移動，第三對和第四對光電編碼器的水平方向的一維光電編碼器測量繞Z軸的轉(zhuǎn)動；圖4b是第二對和第三對光電編碼器的豎直方向的一維光電編碼器位于標(biāo)志線的分界處，失效，第四對光電編碼器的豎直方向的一維光電編碼器測量沿Y方向的移動，第三對和第四對光電編碼器的水平方向的一維光電編碼器測量繞Z軸的轉(zhuǎn)動；圖4c是第一對和第四對光電編碼器的水平方向的一維光電編碼器位于標(biāo)志線的分界處，失效，第三對和第四對光電編碼器的豎直方向的一維光電編碼器測量沿Y方向的移動，第三對光電編碼器的水平方向的一維光電編碼器測量繞Z軸的轉(zhuǎn)動；圖4d是第二對和第三對光電編碼器的水平方向的一維光電編碼器位于標(biāo)志線的分界處，失效，第三對和第四對光電編碼器的豎直方向的一維光電編碼器測量沿Y方向的移動，第一對光電編碼器的水平方向的一維光電編碼器測量繞Z軸的轉(zhuǎn)動；當(dāng)硅片臺沿X方向運動時，測量方法相同。

圖5是本實用新型提供的光電編碼器分布在玻璃基板的兩部分，且沒有任何一個光電編碼器位于標(biāo)志線分界處的示意圖。假設(shè)硅片臺沿Y方向運動，圖中硅片臺的第一對和第二對光電編碼器位于豎直標(biāo)志線處，第三對和第四對光電編碼器位于水平標(biāo)志線處，此時第三對和第四對光電編碼器的豎直方向的一維光電編碼器測量沿Y方向的移動，第一對和第二對光電編碼器的水平方向的一維光電編碼器測量繞Z軸的轉(zhuǎn)動。當(dāng)硅片臺第一對和第二對光電編碼器位于水平標(biāo)志線處，第三對和第四對光電編碼器位于豎直標(biāo)志線處時，此時第一對和第二對光電編碼器的豎直方向的一維光電編碼器測量沿Y方向的移動，第三對和第四對光電編碼器的水平方向的一維光電編碼器測量繞Z軸的轉(zhuǎn)動。當(dāng)硅片臺沿X方向運動時，測量方法相同。