[發明專利]電容傳感器測量電路及方法

有效

• 申請號: 201710854320.7
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN109520403B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 程國苗;楊慶華;連國棟;賈輝;郁慰;董浩
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備（集團）股份有限公司
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

1.一種電容傳感器測量電路，所述電容傳感器測量電路用于測量光刻系統中掩膜臺本體和操作機構之間的位移，其特征在于，所述電容傳感器測量電路包括控制器、基準電壓充電電路、電容橋電路和信號處理電路，其中：

所述基準電壓充電電路包括第一充電電路和第二充電電路，所述控制器為所述第一充電電路提供第一基準電壓，所述控制器為所述第二充電電路提供第二基準電壓；

所述電容橋電路包括第一電容電路和第二電容電路，所述第一電容電路和所述第二電容電路中包括多個電容，每個所述電容的兩個極板間的距離與電容電壓成正比，每個所述電容的兩個極板分別位于所述掩膜臺本體和操作機構上；

所述第一充電電路為所述第一電容電路充電，使所述第一電容電路根據其自身中電容的所述電容電壓產生第一信號；所述第二充電電路為所述第二電容電路充電，使所述第二電容電路根據其自身中電容的所述電容電壓產生第二信號；所述第一充電電路的充電和所述第二充電電路的充電交替發生；

所述第一信號和所述第二信號提供至所述信號處理電路中，形成差分信號，由所述差分信號的變化得到所述掩膜臺的位移，其中，所述差分信號的變化與所述掩膜臺的位移成正比。

2.如權利要求1所述的電容傳感器測量電路，其特征在于，所述第一充電電路包括第一放大器和第一開關，其中：所述第一基準電壓提供至所述第一放大器的輸入端，所述第一開關連接所述第一放大器的輸出端；

所述第二充電電路包括第二放大器和第二開關，其中：所述第二基準電壓提供至所述第二放大器的輸入端，所述第二開關連接所述第二放大器的輸出端。

3.如權利要求1所述的電容傳感器測量電路，其特征在于，所述第一電容電路中的多個所述電容分別形成第一并聯電路和第二并聯電路，所述第一并聯電路和所述第二并聯電路并聯形成第三并聯電路，所述第三并聯電路包括第一端和第二端，所述第一端連接第一開關，所述第二端接地；所述第二電容電路中的多個所述電容分別形成第四并聯電路和第五并聯電路，所述第四并聯電路和所述第五并聯電路并聯形成第六并聯電路，所述第六并聯電路包括第三端和第四端，所述第三端連接第二開關，所述第四端接地。

4.如權利要求3所述的電容傳感器測量電路，其特征在于，所述第一電容電路還包括第一電感，所述第一電感一端連接所述第一并聯電路和所述第一開關，另一端連接所述第二并聯電路；所述第二電容電路還包括第二電感，所述第二電感一端連接所述第四并聯電路和所述第二開關，另一端連接所述第五并聯電路。

5.如權利要求3所述的電容傳感器測量電路，其特征在于，所述電容橋電路還包括放電電路，所述第一電容電路和所述第二電容電路通過所述放電電路放電。

6.如權利要求5所述的電容傳感器測量電路，其特征在于，所述放電電路包括一放電電容，所述放電電容的一端連接所述第一電容電路，所述放電電容的另一端連接所述第二電容電路。

7.如權利要求6所述的電容傳感器測量電路，其特征在于，所述放電電路還包括兩個放電電阻，兩個所述放電電阻的一端分別連接第一電容電路和第二電容電路，兩個所述放電電阻的另一端連接所述信號處理電路。

8.如權利要求5所述的電容傳感器測量電路，其特征在于，所述第一電容電路還包括第三放大器，所述第三放大器的輸入端連接所述第三并聯電路的第一端，所述第三放大器的輸出端連接所述第三放大器的輸入端，所述第三放大器的輸出端還連接所述放電電路；

所述第二電容電路還包括第四放大器，所述第四放大器的輸入端連接所述第六并聯電路的第三端，所述第四放大器的輸出端連接所述第四放大器的輸入端，所述第四放大器的輸出端還連接所述放電電路。

9.如權利要求1所述的電容傳感器測量電路，其特征在于，所述信號處理電路包括第三開關、第四開關和第五放大器，其中：

所述第三開關的一端連接所述第一電容電路，所述第三開關的另一端連接第五放大器的輸入端；

所述第四開關的一端連接所述第二電容電路，所述第四開關的另一端連接第五放大器的輸入端。