[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

本發明提供了一種電容傳感器測量電路及方法，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，所述第一充電電路為所述第一電容電路充電，使第一電容電路產生第一信號；所述第二充電電路為所述第二電容電路充電，使第二電容電路產生第二信號；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；所述信號處理電路對所述第一信號和所述第二信號進行處理。

技術領域

本發明涉及電容測量技術領域，特別涉及一種電容傳感器測量電路及方法。

背景技術

在光刻系統中，電容傳感器式測量儀器應用于掩模臺垂向系統，一般用于掩膜臺垂向位移量的測量、掩膜臺水平位移量的測量和掩膜臺位置監測。在電容傳感器式測量儀器中，通過電容兩個極板間距離的變化，從而使電容量產生變化，通過測量電容量變化引起的電壓變化，就可以測量出兩個極板間距離的變化。但針對特定的場合，如強磁強電場的環境下，電容極易受干擾，磁場會使電容的極板電荷發生跳動，測量的值不準確。另外，現有的電容傳感器測量電路拓撲結構易受干擾，很多電容傳感器采用模擬結構，或者調頻測量結構，信號適應性不強，處理后信號抗干擾能力不足，模擬信號在現場易受其它差模信號干擾，輸出信號紋波大，穩定時間長。

因此，需要設計一種不易受到干擾的電容傳感器測量電路及方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電容傳感器測量電路及方法，以解決現有的電容傳感器測量儀器易受到干擾的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供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，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。

可選的，在所述的電容傳感器測量電路中，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。

可選的，在所述的電容傳感器測量電路中，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。