[发明专利]一种用于光刻机双工件台的三维微位移测量方法及传感装置

权利要求书

1.一种用于光刻机双工件台的三维微位移测量方法，其特征在于方法步骤为：

第一步，光刻机宏微双工件台的宏动机构与微动机构产生相对位移，垂直于霍尔元件表面的磁场分量随相对位移线性改变，相互呈90°相位关系的第一霍尔微位移传感器、第二霍尔微位移传感器和第三霍尔微位移传感器的输出霍尔电压信号变化；

第二步，第一霍尔微位移传感器、第二霍尔微位移传感器和第三霍尔微位移传感器的输出霍尔电压信号经外部检测电路的信号调理模块进行放大和滤波处理；获得代表双工件台宏动机构与宏微双工件台微动机构相对位移量的大小和方向的电压幅值和相位；

第三步，电压幅值和相位经外部检测电路的数据采集模块进行数据的采集和控制，最后送入上位机进行处理和综合。

2.一种用于光刻机双工件台的二维微位移测量传感装置，包括光刻机双工件台(1)、双工件台宏动机构(2)和双工件台微动机构(3)，其特征在于该装置还包括第一霍尔连接架(4)、第一霍尔微位移传感器(5)、第二霍尔连接架(6)、第二霍尔微位移传感器(7)、第三霍尔微位移传感器(8)、第三霍尔连接架(9)和外部检测电路(10)；所述的第一、二、三霍尔微位移传感器(5、7、8)均由动子永磁铁组基座(11)、永磁铁组(12)和定子砷化镓霍尔元件(13)组成；其中动子永磁铁组基座(11)固定在双工件台宏动机构(2)或双工件台微动机构(3)上，永磁铁组(12)平行水平固装在动子永磁铁组基座(11)上，第一霍尔微位移传感器(5)的定子砷化镓霍尔元件(13)安装在第一霍尔连接架(4)的一侧端部上，第二霍尔微位移传感器(7)的定子砷化镓霍尔元件(13)安装在第二霍尔连接架(6)的一侧端部上，第三霍尔微位移传感器(8)的定子砷化镓霍尔元件(13)安装在第三霍尔连接架(9)的一侧端部上，且三个定子砷化镓霍尔元件(13)均平行于永磁铁组(12)的上表面或下表面；第一、二、三霍尔微位移传感器(5、7、8)的定子砷化镓霍尔元件(13)的输出端与外部检测电路(10)的输入端相连；第一霍尔连接架(4)、第二霍尔连接架(6)和第三霍尔连接架(9)相互呈90°夹角关系；第一霍尔连接架(4)的另一端固定在双工件台微动机构(3)上，第二霍尔连接架(6)的另一端固定在双工件台微动机构(3)上，第三霍尔连接架(9)的另一端固定在双工件台宏动机构(2)上。

3.根据权利要求2所述的一种用于光刻机双工件台的三维微位移测量传感装置，其特征在于外部检测电路(10)包括霍尔传感模块(10-1)、信号调理模块(10-2)和数据采集模块(10-3)；霍尔传感模块(10-1)由电源稳压电路(10-1-1)、压控恒流电路(10-1-2)和温度补偿电路(10-1-3)组成；信号调理模块(10-2)由零偏电压电路(10-2-1)、仪用放大电路(10-2-2)、偏置矫正电路(10-2-3)、主放大电路(10-2-4)和二阶低通滤波电路(10-2-5)组成；数据采集模块(10-3)由A/D芯片(10-3-1)、控制芯片(10-3-2)和上位机(10-3-3)组成；所述的电源稳压电路(10-1-1)的输出端与压控恒流电路(10-1-2)的电源输入端连接，压控恒流电路(10-1-2)的信号输出端与温度补偿电路(10-1-3)的信号输入端及第一、二、三霍尔微位移传感器(5、7、8)的电源输入端连接；第一、二、三霍尔微位移传感器(5、7、8)的位移信号输出端与仪用放大电路(10-2-2)的信号正向输入端连接，零偏电压电路(10-2-1)的输出端与仪用放大电路(10-2-2)的信号负向输入端连接，偏置矫正电路(10-2-3)的输出端与仪用放大电路(10-2-2)的基准电压输入端连接，仪用放大电路(10-2-2)的信号输出端与主放大电路(10-2-4)的信号输入端连接，主放大电路(10-2-4)的信号输出端与二阶低通滤波电路(10-2-5)的信号输入端连接，二阶低通滤波电路(10-2-5)的输出端与A/D芯片(10-3-1)的模拟信号输入端连接；A/D芯片(10-3-1)的数字信号输出端与控制芯片(10-3-2)的位移信号输入端连接；控制芯片(10-3-2)的位移信号输出端与上位机(10-3-3)的信号输入端连接；上位机(10-3-3)与电脑显示屏相连。