电容传感器测量电路及方法技术

本发明专利技术提供了一种电容传感器测量电路及方法，所述电容传感器测量电路包括控制器、基准电压充电电路、电容桥电路和信号处理电路，其中：所述基准电压充电电路包括第一充电电路和第二充电电路，所述控制器为所述第一充电电路提供第一基准电压，所述控制器为所述第二充电电路提供第二基准电压；所述电容桥电路包括第一电容电路和第二电容电路，所述第一充电电路为所述第一电容电路充电，使第一电容电路产生第一信号；所述第二充电电路为所述第二电容电路充电，使第二电容电路产生第二信号；所述第一充电电路的充电和所述第二充电电路的充电交替发生；所述信号处理电路对所述第一信号和所述第二信号进行处理。

【技术实现步骤摘要】
电容传感器测量电路及方法
本专利技术涉及电容测量
，特别涉及一种电容传感器测量电路及方法。
技术介绍
在光刻系统中，电容传感器式测量仪器应用于掩模台垂向系统，一般用于掩膜台垂向位移量的测量、掩膜台水平位移量的测量和掩膜台位置监测。在电容传感器式测量仪器中，通过电容两个极板间距离的变化，从而使电容量产生变化，通过测量电容量变化引起的电压变化，就可以测量出两个极板间距离的变化。但针对特定的场合，如强磁强电场的环境下，电容极易受干扰，磁场会使电容的极板电荷发生跳动，测量的值不准确。另外，现有的电容传感器测量电路拓扑结构易受干扰，很多电容传感器采用模拟结构，或者调频测量结构，信号适应性不强，处理后信号抗干扰能力不足，模拟信号在现场易受其它差模信号干扰，输出信号纹波大，稳定时间长。因此，需要设计一种不易受到干扰的电容传感器测量电路及方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电容传感器测量电路及方法，以解决现有的电容传感器测量仪器易受到干扰的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种电容传感器测量电路，所述电容传感器测量电路用于测量光刻系统中掩膜台本体和操作机构之间的位移，所述电容传感器测量电路包括控制器、基准电压充电电路、电容桥电路和信号处理电路，其中：所述基准电压充电电路包括第一充电电路和第二充电电路，所述控制器为所述第一充电电路提供第一基准电压，所述控制器为所述第二充电电路提供第二基准电压；所述电容桥电路包括第一电容电路和第二电容电路，所述第一电容电路和所述第二电容电路中包括多个电容，每个所述电容的两个极板间的距离与电容电压成正比，每个所述电容的两个极板分别位于所述掩膜台本体和操作机构上；所述第一充电电路为所述第一电容电路充电，使所述第一电容电路根据其自身中电容的所述电容电压产生第一信号；所述第二充电电路为所述第二电容电路充电，使所述第二电容电路根据其自身中电容的所述电容电压产生第二信号；所述第一充电电路的充电和所述第二充电电路的充电交替发生；所述第一信号和所述第二信号提供至所述信号处理电路中，形成差分信号，由所述差分信号的变化得到所述掩膜台的位移，其中，所述差分信号的变化与所述掩膜台的位移成正比。可选的，在所述的电容传感器测量电路中，所述第一充电电路包括第一放大器和第一开关，其中：所述第一基准电压提供至所述第一放大器的输入端，所述第一开关连接所述第一放大器的输出端；所述第二充电电路包括第二放大器和第二开关，其中：所述第二基准电压提供至所述第二放大器的输入端，所述第二开关连接所述第二放大器的输出端。可选的，在所述的电容传感器测量电路中，所述第一电容电路中的多个所述电容分别形成第一并联电路和第二并联电路，所述第一并联电路和所述第二并联电路并联形成第三并联电路，所述第三并联电路包括第一端和第二端，所述第一端连接第一开关，所述第二端接地；所述第二电容电路中的多个所述电容分别形成第四并联电路和第五并联电路，所述第四并联电路和所述第五并联电路并联形成第六并联电路，所述第六并联电路包括第三端和第四端，所述第三端连接第二开关，所述第四端接地。可选的，在所述的电容传感器测量电路中，所述第一电容电路还包括第一电感，所述第一电感一端连接所述第一并联电路和所述第一开关，另一端连接所述第二并联电路；所述第二电容电路还包括第二电感，所述第二电感一端连接所述第四并联电路和所述第二开关，另一端连接所述第五并联电路。可选的，在所述的电容传感器测量电路中，所述电容桥电路还包括放电电路，所述第一电容电路和所述第二电容电路通过所述放电电路放电。可选的，在所述的电容传感器测量电路中，所述放电电路包括一放电电容，所述放电电容的一端连接所述第一电容电路，所述放电电容的另一端连接所述第二电容电路。可选的，在所述的电容传感器测量电路中，所述放电电路还包括两个放电电阻，两个所述放电电阻的一端分别连接第一电容电路和第二电容电路，两个所述放电电阻的另一端连接所述信号处理电路。可选的，在所述的电容传感器测量电路中，所述第一电容电路还包括第三放大器，所述第三放大器的输入端连接所述第三并联电路的第一端，所述第三放大器的输出端连接所述第三放大器的输入端，所述第三放大器的输出端还连接所述放电电路；所述第二电容电路还包括第四放大器，所述第四放大器的输入端连接所述第六并联电路的第三端，所述第四放大器的输出端连接所述第四放大器的输入端，所述第四放大器的输出端还连接所述放电电路。可选的，在所述的电容传感器测量电路中，所述信号处理电路包括第三开关、第四开关和第五放大器，其中：所述第三开关的一端连接所述第一电容电路，所述第三开关的另一端连接第五放大器的输入端；所述第四开关的一端连接所述第二电容电路，所述第四开关的另一端连接第五放大器的输入端。可选的，在所述的电容传感器测量电路中，所述信号处理电路还包括模数转换电路，所述第五放大器的输出端连接所述模数转换电路，所述模数转换电路连接所述控制器。本专利技术还提供一种电容传感器测量方法，所述电容传感器测量方法用于测量光刻系统中掩膜台本体和操作机构之间的位移，所述电容传感器测量方法包括：所述控制器为所述第一充电电路提供第一基准电压，所述控制器为所述第二充电电路提供第二基准电压；所述第一电容电路和所述第二电容电路中的每个所述电容的两个极板间的距离与电容电压成正比，每个所述电容的两个极板分别放置于所述掩膜台本体和操作机构上；所述第一充电电路为所述第一电容电路充电，使所述第一电容电路根据其自身中电容的所述电容电压产生第一信号；所述第二充电电路为所述第二电容电路充电，使所述第二电容电路根据其自身中电容的所述电容电压产生第二信号；所述第一充电电路的充电和所述第二充电电路的充电交替发生；所述第一信号和所述第二信号提供至所述信号处理电路中，形成差分信号，由所述差分信号的变化得到所述掩膜台的位移，其中，所述差分信号的变化与所述掩膜台的位移成正比。在本专利技术提供的电容传感器测量电路及方法中，通过所述第一充电电路为所述第一电容电路充电，使第一电容电路产生第一信号；所述第二充电电路为所述第二电容电路充电，使第二电容电路产生第二信号；所述第一充电电路的充电和所述第二充电电路的充电交替发生，所述第一信号和所述第二信号产生叠加的差分信号，由所述差分信号的变化得到所述掩膜台的位移。其中，信号处理电路对叠加的差分信号进行处理，若干扰信号对第一信号产生干扰，则干扰信号也会对第二信号产生干扰，第一信号和第二信号叠加时，即通过差分处理时，使第一信号中的干扰因素和第二信号中的干扰因素相抵消，从而提高电容传感器测量电路的抗干扰能力，提高测量精度。附图说明图1是本专利技术电容传感器测量电路原理示意图；图2～3是本专利技术电容传感器测量电路电压波形示意图；图中所示：10-基准电压充电电路；11-第一充电电路；12-第二充电电路；20-电容桥电路；21-第一电容电路；22-第二电容电路；23-放电电路；30-信号处理电路；31-模数转换电路；40-控制器；41-第一数模转换模块；42-第二数模转换模块。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本专利技术提出的电容传感器测量电路及方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容传感器测量电路，所述电容传感器测量电路用于测量光刻系统中掩膜台本体和操作机构之间的位移，其特征在于，所述电容传感器测量电路包括控制器、基准电压充电电路、电容桥电路和信号处理电路，其中：所述基准电压充电电路包括第一充电电路和第二充电电路，所述控制器为所述第一充电电路提供第一基准电压，所述控制器为所述第二充电电路提供第二基准电压；所述电容桥电路包括第一电容电路和第二电容电路，所述第一电容电路和所述第二电容电路中包括多个电容，每个所述电容的两个极板间的距离与电容电压成正比，每个所述电容的两个极板分别位于所述掩膜台本体和操作机构上；所述第一充电电路为所述第一电容电路充电，使所述第一电容电路根据其自身中电容的所述电容电压产生第一信号；所述第二充电电路为所述第二电容电路充电，使所述第二电容电路根据其自身中电容的所述电容电压产生第二信号；所述第一充电电路的充电和所述第二充电电路的充电交替发生；所述第一信号和所述第二信号提供至所述信号处理电路中，形成差分信号，由所述差分信号的变化得到所述掩膜台的位移，其中，所述差分信号的变化与所述掩膜台的位移成正比。

【技术特征摘要】
1.一种电容传感器测量电路，所述电容传感器测量电路用于测量光刻系统中掩膜台本体和操作机构之间的位移，其特征在于，所述电容传感器测量电路包括控制器、基准电压充电电路、电容桥电路和信号处理电路，其中：所述基准电压充电电路包括第一充电电路和第二充电电路，所述控制器为所述第一充电电路提供第一基准电压，所述控制器为所述第二充电电路提供第二基准电压；所述电容桥电路包括第一电容电路和第二电容电路，所述第一电容电路和所述第二电容电路中包括多个电容，每个所述电容的两个极板间的距离与电容电压成正比，每个所述电容的两个极板分别位于所述掩膜台本体和操作机构上；所述第一充电电路为所述第一电容电路充电，使所述第一电容电路根据其自身中电容的所述电容电压产生第一信号；所述第二充电电路为所述第二电容电路充电，使所述第二电容电路根据其自身中电容的所述电容电压产生第二信号；所述第一充电电路的充电和所述第二充电电路的充电交替发生；所述第一信号和所述第二信号提供至所述信号处理电路中，形成差分信号，由所述差分信号的变化得到所述掩膜台的位移，其中，所述差分信号的变化与所述掩膜台的位移成正比。2.如权利要求1所述的电容传感器测量电路，其特征在于，所述第一充电电路包括第一放大器和第一开关，其中：所述第一基准电压提供至所述第一放大器的输入端，所述第一开关连接所述第一放大器的输出端；所述第二充电电路包括第二放大器和第二开关，其中：所述第二基准电压提供至所述第二放大器的输入端，所述第二开关连接所述第二放大器的输出端。3.如权利要求1所述的电容传感器测量电路，其特征在于，所述第一电容电路中的多个所述电容分别形成第一并联电路和第二并联电路，所述第一并联电路和所述第二并联电路并联形成第三并联电路，所述第三并联电路包括第一端和第二端，所述第一端连接第一开关，所述第二端接地；所述第二电容电路中的多个所述电容分别形成第四并联电路和第五并联电路，所述第四并联电路和所述第五并联电路并联形成第六并联电路，所述第六并联电路包括第三端和第四端，所述第三端连接第二开关，所述第四端接地。4.如权利要求3所述的电容传感器测量电路，其特征在于，所述第一电容电路还包括第一电感，所述第一电感一端连接所述第一并联电路和所述第一开关，另一端连接所述第二并联电路；所述第二电容电路还包括第二电感，所述第二电感一端连接所述第四并联电路和所述第二开关，另一端连接所述第五并联电路。5.如权利要求3所述的电容传感器测量电路，其特征在于，所述电容桥电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：程国苗，杨庆华，连国栋，贾辉，郁慰，董浩，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31