用于测试平面光栅模块的离线测试台的制作方法

1.本实用新型涉及光栅测量领域，具体而言，涉及一种用于测试平面光栅模块的离线测试台。


背景技术：

2.平面光栅测量系统主要用于为工件台、调平调焦传感器等提供位置测量反馈，工件台和平面光栅模块的质量，直接影响整机性能指标中的产率和套刻精度，故需要对平面光栅测量系统进行测试，以实现平面光栅测量系统功能和性能的验证。
3.目前，平面光栅测量系统中的平面光栅模块，都是在完成与工件台的装配后联合测试的，工件台集成度很高，在与整机框架配合时，需要耗费较大的人力以及较多的时间，才能将工件台调试到目标状态，导致测试过程很麻烦，尤其是在测试过程需要反复操作验证时，来回移动工件台，重复调试，更是费时费力；此外，对于单独生产整机框架，而不生产工件台的厂家而言，更是无法在生产之后对平面光栅模块进行测试。
4.综上，如何克服现有的平面光栅模块的测试方法的上述缺陷是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种用于测试平面光栅模块的离线测试台，以缓解现有技术中的平面光栅模块的测试方法存在的容易损坏平面光栅模块的技术问题。
6.本实用新型提供的用于测试平面光栅模块的离线测试台，包括基座、水平粗动机构、六自由度微动台、卡盘替代盘和测试读数头。
7.所述水平粗动机构安装于所述基座，所述六自由度微动台安装于所述水平粗动机构，所述水平粗动机构能够带动所述六自由度微动台水平移动；所述卡盘替代盘安装于所述六自由度微动台，所述六自由度微动台能够带动所述卡盘替代盘在空间内微动；所述测试读数头安装于所述卡盘替代盘。
8.优选地，作为一种可实施方式，所述基座上固定有y向导轨，所述水平粗动机构包括y向平移台、x向导轨和x向平移台，所述y向平移台与所述y向导轨配合，能够沿所述y向导轨移动；所述x向导轨固定于所述y向平移台，所述x向平移台与所述x向导轨配合，能够沿所述x向导轨移动；所述六自由度微动台安装于所述x向平移台。
9.所述x向导轨与所述y向导轨成夹角设置。
10.优选地，作为一种可实施方式，所述离线测试台还包括限位组件，所述限位组件用于限制所述卡盘替代盘的极限行程。
11.优选地，作为一种可实施方式，所述限位组件包括至少两个y向限位装置，所述y向限位装置分别安装于所述基座的靠近所述y向导轨的两端的部位，用于限制所述y向平移台的极限行程；
12.和/或，所述限位组件包括至少两个x向限位装置，所述x向限位装置分别安装于所
述y向平移台的靠近所述x向导轨的两端的部位，用于限制所述x向平移台的极限行程。
13.优选地，作为一种可实施方式，所述y向限位装置包括y向缓冲件，所述y向缓冲件用于阻挡所述y向平移台；
14.和/或，所述x向限位装置包括x向缓冲件，所述x向缓冲件用于阻挡所述x向平移台。
15.优选地，作为一种可实施方式，所述限位组件还包括多个微动限位装置，多个所述微动限位装置均安装于所述x向平移台，且多个所述微动限位装置环绕在所述六自由度微动台的周围，用于限制所述卡盘替代盘的微动极限行程。
16.优选地，作为一种可实施方式，所述微动限位装置包括第一安装座和限位柱，所述第一安装座与所述卡盘替代盘之间存在间隙，所述限位柱固定于所述第一安装座的朝向所述卡盘替代盘的一侧，且所述限位柱水平设置，所述卡盘替代盘上开设有限位孔，所述限位柱与所述限位孔间隙配合。
17.优选地，作为一种可实施方式，所述第一安装座上固定有x向接近传感器，所述x向接近传感器的感应端与所述卡盘替代盘相对，用于感应所述卡盘替代盘与所述x向接近传感器的x向间距，所述x向接近传感器与所述离线测试台的控制系统电连接；
18.和/或，所述第一安装座上固定有y向接近传感器，所述y向接近传感器的感应端与所述卡盘替代盘相对，用于感应所述卡盘替代盘与所述y向接近传感器的y向间距，所述y向接近传感器与所述离线测试台的控制系统电连接；
19.和/或，所述第一安装座上固定有第一z向接近传感器，所述第一z向接近传感器的感应端与所述卡盘替代盘相对，用于感应所述卡盘替代盘与所述第一z向接近传感器的z向间距，所述第一z向接近传感器与所述离线测试台的控制系统电连接。
20.优选地，作为一种可实施方式，所述基座的底部安装有多个高度可调的地脚；
21.和/或，所述基座的底部安装有托运举升气浮装置，所述托运举升气浮装置用于将所述基座悬浮托起；
22.和/或，所述基座上安装有若干导向组件，所述导向组件用于与光刻机的整机框架上的滑槽配合。
23.优选地，作为一种可实施方式，所述基座上安装有机械接口定位装置，所述机械接口定位装置包括第二安装座，所述第二安装座固定于所述基座。
24.所述第二安装座上固定有定位柱，所述定位柱用于与所述整机框架上的定位孔配合；和/或，所述第二安装座上还固定有第二z向接近传感器，所述第二z向接近传感器的感应端朝上设置，所述第二z向接近传感器用于感应所述基座与所述整机框架的z向间距，所述第二z向接近传感器与报警器电连接。
25.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
26.本实用新型提供的用于测试平面光栅模块的离线测试台，水平粗动机构能够间接驱动安装于六自由度微动台上的卡盘替代盘在水平面内进行大行程运动，六自由度微动台能够驱动卡盘替代盘在空间内进行六自由度精密微动，从而，水平粗动机构和六自由度微动台配合，能够替代光刻机的工件台上的运动机构，在水平方向驱动卡盘替代盘移动，并能在空间内驱动卡盘替代盘微动；卡盘替代盘能够代替光刻机的工件台上卡盘，而安装于卡盘替代盘上的测试读数头则可代替工件台卡盘上的读数头，因此，本实用新型提供的用于
测试平面光栅模块的离线测试台能够代替工件台，对平面光栅模块进行测试。
27.本实用新型提供的用于测试平面光栅模块的离线测试台，结构简单，在将其与整机框架配合时，只需要将其移动到合适的位置，并调试好基座的水平度及高度即可开始测试，从而，测试过程较简单，尤其是在测试过程需要反复操作验证时，更是节省了测试时间及人力；此外，对于单独生产整机框架，而不生产工件台的厂家而言，只需花费较少的资金购置一台离线测试台，便可在整机框架完成生产后直接进行测试，非常实用。
附图说明
28.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
29.图1为本实用新型实施例提供的用于测试平面光栅模块的离线测试台的立体结构示意图；
30.图2为本实用新型实施例提供的离线测试台中的部分结构的俯视结构示意图；
31.图3为本实用新型实施例提供的离线测试台中的另一部分的立体结构示意图；
32.图4为本实用新型实施例提供的离线测试台中的微动限位装置的立体结构示意图；
33.图5为本实用新型实施例提供的离线测试台中的第一机械接口定位装置的立体结构示意图；
34.图6为本实用新型实施例提供的离线测试台中的第二机械接口定位装置与第一导向组件的装配结构示意图；
35.图7为本实用新型实施例提供的离线测试台中的第二导向组件的立体结构示意图。
36.附图标记说明：
37.100-基座；110-y向导轨；120-地脚；130-托运举升气浮装置；140-机械接口定位装置；141-第二安装座；142-定位柱；143-第二z向接近传感器；150-第一导向组件；160-第二导向组件；161-导向轮；162-安装板；
38.200-水平粗动机构；210-y向平移台；220-x向导轨；230-x向平移台；
39.300-六自由度微动台；
40.400-卡盘替代盘；
41.500-测试读数头；
42.600-y向限位装置；
43.700-x向限位装置；
44.800-微动限位装置；810-第一安装座；820-限位柱；830-x向接近传感器；840-第一z向接近传感器。
具体实施方式
45.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的
实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
46.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
47.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
48.下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
49.本实施例提供了一种用于测试平面光栅模块的离线测试台，其包括基座100、水平粗动机构200、六自由度微动台300、卡盘替代盘400和测试读数头500；水平粗动机构200安装于基座100，六自由度微动台300安装于水平粗动机构200，水平粗动机构200能够带动六自由度微动台300水平移动；卡盘替代盘400安装于六自由度微动台300，六自由度微动台300能够带动卡盘替代盘400在空间内微动；测试读数头500安装于卡盘替代盘400。
50.本实施例提供的用于测试平面光栅模块的离线测试台，水平粗动机构200能够间接驱动安装于六自由度微动台300上的卡盘替代盘400在水平面内进行大行程运动，六自由度微动台300能够驱动卡盘替代盘400在空间内进行六自由度精密微动，从而，水平粗动机构200和六自由度微动台300配合，能够替代光刻机的工件台上的运动机构，在水平方向驱动卡盘替代盘400移动，并能在空间内驱动卡盘替代盘400微动；卡盘替代盘400能够代替光刻机的工件台上卡盘，而安装于卡盘替代盘400上的测试读数头500则可代替工件台卡盘上的读数头，因此，本实施例提供的用于测试平面光栅模块的离线测试台能够代替工件台，对平面光栅模块进行测试。
51.本实施例提供的用于测试平面光栅模块的离线测试台，结构简单，在将其与整机框架配合时，只需要将其移动到合适的位置，并调试好基座100的水平度及高度即可开始测试，从而，测试过程较简单，尤其是在测试过程需要反复操作验证时，更是节省了测试时间及人力；此外，对于单独生产整机框架，而不生产工件台的厂家而言，只需花费较少的资金购置一台离线测试台，便可在整机框架完成生产后直接进行测试，非常实用。
52.需要说明的是，在对平面光栅模块进行运动测试前，可预先对其自身进行测试，保证离线测试台本身的运动可靠性，在此基础上，利用测试合格的离线测试台在大尺寸异形平面光栅下进行高速、大转角、大行程的运动测试时，离线测试台不易触碰到平面光栅模块中的大尺寸异形平面光栅，从而，大尺寸异形平面光栅不易损坏，大尺寸异形平面光栅的制造成本高昂，其被损坏的几率降低，可大大降低光刻机的制造成本；此外，离线测试台在测试合格后，可重复利用，对多个平面光栅模块进行测试。
53.具体地，在基座100上可固定y向导轨110，同时，在水平粗动机构200中设置y向平移台210、x向导轨220和x向平移台230，将y向平移台210与y向导轨110配合，利用y向导轨
110对y向平移台210进行导向，从而，y向平移台210不易偏离运动轨迹；将x向导轨220固定于y向平移台210，从而，x向导轨220便能够跟随y向平移台210，一起沿y向导轨110移动。将x向平移台230与x向导轨110配合，利用x向导轨220对x向平移台230进行导向，从而，x向平移台230不易偏离运动轨迹；将六自由度微动台300安装于x向平移台230，从而，六自由度微动台300便能够跟随x向平移台230，一起沿x向导轨220移动。其中，x向导轨220与y向导轨110成夹角设置，从而，六自由度微动台300便能够沿x向导轨220和y向导轨110，在水平面内进行大行程运动。
54.特别地，可将x向导轨220与y向导轨110垂直设置。
55.优选地，可增设限位组件，利用该限位组件限制卡盘替代盘400的极限行程，即便离线测试台控制失效，卡盘替代盘400也不会运动到极限行程之外，如此，卡盘替代盘400及安装于其上的测试读数头500便不会触碰到整机框架的侧架或平面光栅模块的大尺寸异形平面光栅，进一步降低了整机框架，尤其是其上的大尺寸异形平面光栅的损坏几率，从而，进一步降低了光刻机的制造成本。
56.在上述限位组件的具体结构中可设置至少两个y向限位装置600，将这些y向限位装置600分别安装于基座100的靠近y向导轨110的两端的部位，以利用这些y向限位装置600分别从两端限制y向平移台210的极限行程，防止y向平移台210运动到极限行程之外，进而，防止y向平移台210及安装于其上的结构撞击到整机框架。
57.具体地，可在y向限位装置600中设置y向缓冲件，以利用y向缓冲件阻挡y向平移台210，当y向平移台210撞击到y向缓冲件后，y向缓冲件可对y向平移台210进行缓冲，减小因撞击产生的损伤。
58.在上述限位组件的具体结构中可设置至少两个x向限位装置700，将这些x向限位装置700分别安装于y向平移台210的靠近x向导轨220的两端的部位，以利用这些x向限位装置700分别从两端限制x向平移台230的极限行程，防止x向平移台230运动到极限行程之外，进而，防止x向平移台230及安装于其上的结构撞击到整机框架。
59.具体地，可在x向限位装置700中设置x向缓冲件，以利用x向缓冲件阻挡x向平移台230，当x向平移台230撞击到x向缓冲件后，x向缓冲件可对x向平移台230进行缓冲，减小因撞击产生的损伤。
60.在上述限位组件的具体结构中还可设置多个微动限位装置800，将多个微动限位装置800均安装于x向平移台230，并使多个微动限位装置800环绕在六自由度微动台300的周围，以利用多个微动限位装置800限制卡盘替代盘400的微动极限行程，防止卡盘替代盘400运动到极限行程之外，从而，可防止卡盘替代盘400或其上的测试读数头500触碰到平面光栅模块的大尺寸异形平面光栅。
61.在上述微动限位装置800的具体结构中可设置第一安装座810和限位柱820，在第一安装座810与卡盘替代盘400之间预留间隙，以使得卡盘替代盘400能够在多个第一安装座810围成的区域内做六自由度微动；将限位柱820固定到第一安装座810的朝向卡盘替代盘400的一侧，并将限位柱820水平设置，同时，在卡盘替代盘400上开设限位孔，将第一安装座810上的限位柱820与卡盘替代盘400上的限位孔间隙配合，如此，限位柱820既可允许卡盘替代盘400相对第一安装座810做六自由度微动，又能防止卡盘替代盘400运动幅度过大而超出行程极限，从而，可防止卡盘替代盘400或其上的测试读数头500触碰到平面光栅模
块的大尺寸异形平面光栅。
62.此外，在上述第一安装座810上可固定x向接近传感器830，将x向接近传感器830的感应端与卡盘替代盘400相对，以利用x向接近传感器830感应其与卡盘替代盘400的x向间距；将x向接近传感器830与离线测试台的控制系统电连接，x向接近传感器830感应到其与卡盘替代盘400的x向间距小于预设x向间距时，会切断切信号，此时，离线测试台的控制系统会控制离线测试台停止动作，尽量避免限位柱820与限位孔的撞击，同时，避免第一安装座810与卡盘替代盘400的撞击。
63.在上述第一安装座810上可固定y向接近传感器，将y向接近传感器的感应端与卡盘替代盘400相对，以利用y向接近传感器感应其与卡盘替代盘400的y向间距；将y向接近传感器与离线测试台的控制系统电连接，y向接近传感器感应到其与卡盘替代盘400的y向间距小于预设y向间距时，会切断切信号，此时，离线测试台的控制系统会控制离心测试台停止动作，尽量避免限位柱820与限位孔的撞击，同时，避免第一安装座810与卡盘替代盘400的撞击。
64.在上述第一安装座810上还可固定第一z向接近传感器840，将第一z向接近传感器840的感应端与卡盘替代盘400相对，以利用第一z向接近传感器840感应其与卡盘替代盘400的z向间距；将第一z向接近传感器840与离线测试台的控制系统电连接，第一z向接近传感器840感应到其与卡盘替代盘400的z向间距小于预设第一z向间距时，会切断切信号，此时，离线测试台的控制系统会控制离心测试台停止动作，尽量避免限位柱820与限位孔的撞击，同时，避免第一安装座810与卡盘替代盘400的撞击。
65.具体地，在基座100的底部可安装多个高度可调的地脚120，如此，便可通过调节地脚120的高度，来调节基座100的水平度以及高度。
66.在基座100的底部可安装托运举升气浮装置130，在需要移动离线测试台时，可先将托运举升气浮装置130通气，利用托运举升气浮装置130将基座100悬浮托起，此时，可轻松移动离线测试台，进一步提高了测试效率。
67.在基座100上安装若干导向组件，将这些导向组件与光刻机的整机框架上的滑槽配合，在将离线测试台移动到整机框架内时，基座100上的导向组件可沿整机框架上的滑槽移动，如此，可使得离线测试台能够一次移动到位，同时，防止基座100在移动过程中撞击到整机框架，安全性较高。
68.上述导向组件可包括导向轮161和安装板162，将导向轮161通过安装板162安装到基座100上，导向轮161与滑槽之间为滚动摩擦，相对于滑动摩擦，产生的磨损较小。
69.在上述基座100上可安装机械接口定位装置140，该机械接口定位装置140包括第二安装座141，将该第二安装座141固定于基座100。
70.在第二安装座141上可固定设置定位柱142，将该定位柱142与整机框架上的定位孔配合，如此，可防止离线测试台在测试过程中发生偏移，可靠性较高。
71.在第二安装座141上还可固定设置第二z向接近传感器143，将第二z向接近传感器143的感应端朝上设置，利用第二z向接近传感器143感应基座与整机框架上的平面光栅模块的z向间距，将第二z向接近传感器143与报警器电连接，第二z向接近传感器143感应到基座100与整机框架上的平面光栅模块的z向间距小于预设第二z向间距时，报警器会报警，以提醒操作人员基座100已到达最高极限，防止离线测试台的最上端与整机框架内的平面光
栅模块碰撞。
72.上述导向组件可设置为三组，三组导向组件可沿基座100用于与整机框架上的滑槽相对的一侧的水平延伸方向间隔排布，优选地，将其中一组导向组件(可定义为第一导向组件150)设置在基座100该侧的中间位置，将另外两组导向组件(可定义为第二导向组件160)设置在基座100该侧的两端位置，如此，可以实现离线测试台与光刻机整机框架的精准定位。
73.上述机械接口定位装置140可设置为三个，其中两个机械接口定位装置140(可定义为第一机械接口定位装置)分别设置在基座100的背离滑槽的一侧的两端，另外一个机械接口定位装置140(可定义为第二机械接口定位装置)则可设置在基座100的与滑槽相对的一侧的中间位置，此种情况下，第一导向组件150可安装于第二机械接口定位装置的第二安装座141上。两组第二导向组件160则可直接安装到基座100上。
74.上述基座100可采用花岗岩制造，上述y向平移台210可采用铝合金制造。
75.离线测试台的主要运动性能参数可进行如下设置：x轴行程约400mm，y轴行程约1700mm，z轴行程约
±
3mm，rx转角范围约
±
1mrad，ry转角范围约
±
1mrad，rz转角范围约
±
1mrad，最大运动速度约1500mm/s。
76.综上所述，本实用新型实施例公开了一种用于测试平面光栅模块的离线测试台，其克服了传统的平面光栅模块的测试方法的诸多技术缺陷。本实用新型实施例提供的用于测试平面光栅模块的离线测试台，结构简单，在将其与整机框架配合时，只需要将其移动到合适的位置，并调试好基座的水平度及高度即可开始测试，从而，测试过程较简单，尤其是在测试过程需要反复操作验证时，更是节省了测试时间及人力；此外，对于单独生产整机框架，而不生产工件台的厂家而言，只需花费较少的资金购置一台离线测试台，便可在整机框架完成生产后直接进行测试，非常实用。
77.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。