CN101976021A - 对准系统参考板和探测光纤的安装、调整装置及装调方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及对准系统参考板和探测光纤的安装、调整装置及装调方法，该装置包括参考板支架、参考板调节板、探测光纤连接板和光纤定位架；所述对准系统参考板安装在所述参考板调节板的一侧；所述参考板调节板安装在所述参考板支架的侧面，所述对准系统参考板嵌入所述参考板支架内；所述光纤定位架嵌在所述探测光纤连接板内，所述探测光纤连接板安装在所述参考板调节板的另一侧；所述探测光纤的一端依次穿过所述光纤定位架、探测光纤连接板和参考板调节板，连接在所述对准系统参考板的后端。
Description
技术领域
本发明涉及光刻装置，尤其涉及一种对准系统参考板和探测光纤的安装、调整装置及装调方法。
背景技术
光刻装置主要用于集成电路IC或其他微型器件的制造。通过光刻装置，具有不同掩模图案的多层掩模在精确对准下依次成像在涂覆有光刻胶的硅片上。在半导体制作过程中，为使掩模图案正确转移到硅片上，关键的步骤是将掩模与硅片对准，以满足套刻精度的要求。
硅片对准系统是光刻机的关键子系统，主要用于硅片对准和工件台对准。对于硅片对准系统，现有技术有两种对准方案，一种是透过镜头的同轴(Though the Lens，TTL)对准技术，另一种是离轴(off-axis，OA)对准技术。在每一次进行光刻胶曝光前，需要使用对准标记进行掩模-硅片对准。在离轴对准技术中，将位于硅片非曝光区域的全场对准标记或划线槽(scribe line)对准标记成像到作为位置参考基准的参考板上，通过确定对准标记空间像相对于参考板上参考标记的偏差以获得硅片对准标记位置。参考板上包含有参考标记，探测光纤位于参考板后，用于传输经参考标记调制后的光强信号，该探测光纤至少包含2根多模光纤，具体多模光纤的数量和参考标记的数量相对应。光强信号经探测光纤传输到光电探测器，光电转换后并通过硬件电路的信号处理，可以得到对准标记的坐标位置。上述硅片对准系统的具体原理可参见中国发明专利(1)公开号：CN10111435A，发明名称：一种用于光刻设备的对准系统；中国发明专利(2)公开号：CN101158814A，发明名称：一种用于光刻机对准的标记以及使用该标记的对准方法。
为达到较高的硅片对准精度，这就要求硅片对准标记经过光学系统所成的标记空间像和参考标记，以及参考标记和探测光纤之间达到微米级的装配精度，因而需要精密调节参考板的X、Y、Z和Rz四个自由度，探测光纤的X、Y和Rz三个自由度，以达到上述装配精度要求，并满足长期稳定性要求。由于光学系统机械结构的误差累积，使得仅凭借机械加工精度和普通装配方法无法保证该精度要求，因此需要设计特殊的装调装置及装调方法以实现高装配精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对准系统参考板和探测光纤的安装、调整装置及装调方法，实现对准系统参考板在X、Y、Z和Rz四个方向上的高精度定位以及探测光纤在X、Y和Rz三个方向上的高精度定位，以满足对准系统参考板和探测光纤微米级的调整定位要求。
为了达到上述的目的，本发明提供一种对准系统参考板和探测光纤的安装装置，包括参考板支架、参考板调节板、探测光纤连接板和光纤定位架；所述对准系统参考板安装在所述参考板调节板的一侧；所述参考板调节板安装在所述参考板支架的侧面，所述对准系统参考板嵌入所述参考板支架内；所述光纤定位架嵌在所述探测光纤连接板内，所述探测光纤连接板安装在所述参考板调节板的另一侧；所述探测光纤的一端依次穿过所述光纤定位架、探测光纤连接板和参考板调节板，连接在所述对准系统参考板的后端。
上述对准系统参考板和探测光纤的安装装置，其中，还包括弹性连接板，所述弹性连接板设置在所述参考板调节板与探测光纤连接板之间。
上述对准系统参考板和探测光纤的安装装置，其中，所述弹性连接板上设有多个弹性销，实现所述探测光纤连接板与所述弹性连接板弹性连接。
上述对准系统参考板和探测光纤的安装装置，其中，还包括参考板压板，所述参考板支架的底面通过该参考板压板固定安装在所述在成像模块的机械壳体上。
上述对准系统参考板和探测光纤的安装装置，其中，还包括探测光纤压板，所述探测光纤压板安装在所述探测光纤连接上，该探测光纤压板紧压所述探测光纤，稳固所述探测光纤。
本发明提供的另一技术方案是，一种用于调整上述对准系统参考板和探测光纤的安装装置的调整装置，包括参考板Z向调整工装、参考板X/Y/Rz向调整工装和探测光纤X/Y/Rz向调整工装；所述参考板Z向调整工装用于调整所述参考板支架在Z向上的位置；所述参考板X/Y/Rz向调整工装用于调整所述参考板调节板在X、Y、Rz三个方向上的位置；所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装用于调整所述探测光纤连接板在X、Y、Rz三个方向上的位置。
上述调整装置，其中，所述参考板Z向调整工装包括推力工具、连接块和调节螺丝；所述调节螺丝与连接块连接，使用所述参考板Z向调整工装调节所述参考板支架在Z向上的位置时，所述推力工具对所述参考板支架施加推力，使所述参考板支架与所述像模块的机械壳体紧密接触，所述连接块安装在所述参考板支架上，旋转所述调节螺丝能推动所述连接块在Z向上平移，从而推动所述参考板支架在Z向上平移。
上述调整装置，其中，所述参考板Z向调整工装还包括调节螺丝架和调节支架；所述调节螺丝设置在所述调节螺丝架上，通过所述调节螺丝实现所述调节螺丝架与所述连接块的连接；所述调节支架安装在所述调节螺丝架上，该调节支架支撑所述调节螺丝架及所述连接块。
上述调整装置，其中，所述调节螺丝包括前推调节螺丝和后拉调节螺丝，所述前推调节螺丝与后拉调节螺丝相互平行。
上述调整装置，其中，所述参考板X/Y/Rz向调整工装包括调节支架、Y向弹簧支架、多个Y向支撑弹簧、X向弹簧支架、多个X向支撑弹簧、多个Y向调节螺丝和多个X向调节螺丝；所述Y向弹簧支架与所述X向弹簧支架连接，且相互垂直；所述Y向支撑弹簧设置在所述Y向弹簧支架上；所述X向支撑弹簧设置在所述X向弹簧支架上；所述调节支架为直角折形支架，该直角折形支架与所述Y向弹簧支架及所述X向弹簧支架形成一矩形框；所述Y向调节螺丝设置在所述调节支架上，所述Y向调节螺丝与所述Y向弹簧支架相对；所述X向调节螺丝设置在所述调节支架上，所述X向调节螺丝与所述X向弹簧支架相对。
上述调整装置，其中，所述调节支架包括一横支架和一竖支架，所述横支架与所述竖支架连接，且相互垂直；所述横支架的一端固定在所述Y向弹簧支架上，所述竖支架的一端固定在所述X向弹簧支架上；所述Y向调节螺丝设置在所述横支架上，所述X向调节螺丝设置在所述竖支架上。
上述调整装置，其中，所述参考板X/Y/Rz向调整工装包括两个Y向支撑弹簧、三个Y向调节螺丝、两个X向支撑弹簧和三个X向调节螺丝；所述三个Y向调节螺丝中，两侧的Y向调节螺丝分别与所述两个Y向支撑弹簧一一相对，中间的Y向调节螺丝位于两侧Y向调节螺丝连线的中点；所述三个X向调节螺丝中，两侧的X向调节螺丝分别与所述两个X向支撑弹簧一一相对，中间的中间的位于两侧X向调节螺丝连线的中点。
上述调整装置，其中，所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装包括探测光纤调整架、多个X向调节螺丝和多个Y向调节螺丝；所述探测光纤调整架为一矩形框，所述多个X向调节螺丝设置在所述探测光纤调整架的两个侧框上，设置在两个侧框上的X向调节螺丝相等且一一相对，所述多个Y向调节螺丝设置在所述探测光纤调整架的上框和所述探测光纤调整架的下框上，设置在所述探测光纤调整架的上框和所述探测光纤调整架的下框上的Y向调节螺丝相等且一一相对。
上述调整装置，其中，所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装包括两个X向调节螺丝及六个Y向调节螺丝。
本发明还提供一技术方案，一种对准系统参考板和探测光纤的装调方法，包括以下步骤：步骤S1，将所述对准系统参考板粘接到所述参考板调节板的一侧，将所述参考板调节板固定到所述参考板支架的侧面上；步骤S2，使用所述参考板Z向调整工装调节并固定所述参考板支架的位置；步骤S3，使用所述参考板X/Y/Rz向调整工装调节并固定所述参考板调节板的位置；步骤S4，锁定所述探测光纤与所述光纤定位架之间的位置；步骤S5，锁定所述光纤定位架与所述探测光纤连接板之间的位置；步骤S6，使用所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装调节并固定所述探测光纤连接板的位置。
上述对准系统参考板和探测光纤的装调方法，其中，所述步骤S2中参考板Z向调整工装包括推力工具、连接块和调节螺丝；所述调节螺丝与连接块连接。17、如权利要求16所述的对准系统参考板和探测光纤的装调方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：使用所述推力工具对所述参考板支架施加推力，使所述参考板支架的底表面和侧表面与所述成像模块的机械壳体紧密接触；所述连接块固定在所述参考板支架上，旋转调节螺丝推动或拉动所述参考板支架在Z轴方向上平移；当所述对准系统参考板位于对准标记空间像的最佳焦平面时，将所述参考板支架锁紧在所述成像模块的机械壳体上，即确定了所述对准系统参考板的Z向位置；卸下所述参考板Z向调整工装。
上述对准系统参考板和探测光纤的装调方法，其中，所述步骤S3中所述参考板X/Y/Rz向调整工装包括调节支架、Y向弹簧支架、多个Y向支撑弹簧、X向弹簧支架、多个X向支撑弹簧、多个Y向调节螺丝和多个X向调节螺丝；所述Y向弹簧支架与所述X向弹簧支架连接，且相互垂直；所述Y向支撑弹簧设置在所述Y向弹簧支架上；所述X向支撑弹簧设置在所述X向弹簧支架上；所述调节支架为直角折形支架，该直角折形支架与所述Y向弹簧支架及所述X向弹簧支架形成一矩形框；所述Y向调节螺丝设置在所述调节支架上，所述Y向调节螺丝与所述Y向弹簧支架相对；所述X向调节螺丝设置在所述调节支架上，所述X向调节螺丝与所述X向弹簧支架相对。
上述对准系统参考板和探测光纤的装调方法，其中，所述步骤S3具体为：松开所述参考板调节板，使所述参考板调节板能相对所述参考板支架运动；将所述调节支架固定安装在实验平台上，所述参考板调节板嵌在所述调节支架与所述Y向弹簧支架及所述X向弹簧支架形成的矩形框内，所述Y向支撑弹簧、X向支撑弹簧、Y向调节螺丝和X向调节螺丝顶在所述参考板调节板的周边；旋转所述Y向调节螺丝和X向调节螺丝使所述参考板调节板在X、Y、Rz三个方向上运动，直至对准标记所成的空间像与所述对准系统参考板对齐，固定所述参考板调节板的位置，即确定了所述对准系统参考板在X、Y、Rz三个方向上的位置；卸下所述参考板X/Y/Rz向调整工装。
上述对准系统参考板和探测光纤的装调方法，其中，所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装包括探测光纤调整架、多个X向调节螺丝和多个Y向调节螺丝；所述探测光纤调整架为一矩形框，所述多个X向调节螺丝设置在所述探测光纤调整架的两个侧框上，设置在两个侧框上的X向调节螺丝相等且一一相对，所述多个Y向调节螺丝设置在所述探测光纤调整架的上框和所述探测光纤调整架的下框上，设置在所述探测光纤调整架的上框和所述探测光纤调整架的下框上的Y向调节螺丝相等且一一相对。
上述对准系统参考板和探测光纤的装调方法，其中，所述步骤S6具体为：将所述探测光纤连接板安装到所述参考板调节板上，使所述探测光纤连接板与所述参考板调节板接触且能相对所述参考板调节板在X、Y、Rz三个方向上运动；将所述探测光纤调整架搁置在实验室平台上，所述探测光纤连接板嵌在所述探测光纤调整架内，所述X向调节螺丝和Y向调节螺丝顶在所述探测光纤连接板的周边；旋转所述X向调节螺丝和Y向调节螺丝使所述探测光纤连接板在X、Y、Rz三个方向上运动，直至所述探测光纤连接板调到理想位置，固定所述探测光纤连接板的位置，即确定了所述探测光线的位置；卸下所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装。
本发明的对准系统参考板和探测光纤的安装、调整装置及装调方法采用“四弹簧+六调节螺丝”的方法实现参考板X/Y/Rz调节板在X、Y、Rz三个方向上的独立调节，使用参考板Z向调整工装实现参考板支架Z向的独立调节，调节过程互不影响，保证了调节的准确性，且调节范围大；
本发明的对准系统参考板和探测光纤的安装、调整装置及装调方法采用“二弹性销+八调节螺丝”的方法实现探测光纤连接板在三个方向上X、Y、Rz的独立调节，保证了调节的准确性，且调节范围大；
本发明的对准系统参考板和探测光纤的安装、调整装置及装调方法在参考板X/Y/Rz调节板和探测光纤连接板之间设置弹性连接板，通过弹性力确保调节过程的连续和稳定；
本发明的对准系统参考板和探测光纤的安装、调整装置及装调方法中参考板Z向调整工装对参考板支架的调节、参考板X/Y/Rz向调整工装对参考板X/Y/Rz调节板的调节以及探测光纤X/Y/Rz向调整工装对探测光纤连接板的调节均采用细牙调节螺丝，调节精度高。
附图说明
本发明的对准系统参考板和探测光纤的安装、调整装置及装调方法由以下的实施例及附图给出。
图1是本发明中安装装置的立体图；
图2是本发明中安装装置的剖视图；
图3是本发明中使用参考板Z向调整工装调节参考板支架的示意图；
图4是本发明中使用参考板X/Y/Rz向调整工装调节参考板X/Y/Rz调节板的示意图；
图5是本发明中安装装置的立体分解图；
图6是本发明中使用探测光纤X/Y/Rz向调整工装调节探测光纤连接板的示意图；
图7是本发明中使用探测光纤X/Y/Rz向调整工装调节探测光纤连接板的原理图。
具体实施方式
以下将结合图1～图7对本发明的对准系统参考板和探测光纤的安装、调整装置及装调方法作进一步的详细描述。
参见图1和图2，本发明对准系统参考板和探测光纤的安装装置包括参考板压板1、参考板支架2、参考板X/Y/Rz调节板3、弹性连接板4、探测光纤连接板5、探测光纤压板6和光纤定位架9；
对准系统参考板10安装在所述参考板X/Y/Rz调节板3的一侧，所述弹性连接板4安装在所述参考板X/Y/Rz调节板3的另一侧；
所述参考板X/Y/Rz调节板3安装在所述参考板支架2的侧面，所述对准系统参考板10嵌入所述参考板支架2内；
所述参考板压板1使所述参考板支架2的底面紧压在成像模块OM的机械壳体(图中未示)上；
所述光纤定位架9嵌在所述探测光纤连接板5内，所述探测光纤连接板5安装在所述弹性连接板4上；
探测光纤7的一端依次穿过所述光纤定位架9、探测光纤连接板5、弹性连接板4、参考板X/Y/Rz调节板3，与所述对准系统参考板10连接；
所述探测光纤压板6安装在所述探测光纤连接板5上，该探测光纤压板6紧压所述探测光纤7；
本发明调整装置包括参考板Z向调整工装、参考板X/Y/Rz向调整工装和探测光纤X/Y/Rz向调整工装；
所述参考板Z向调整工装用于调整所述对准系统参考板10在Z向上的位置；
所述参考板X/Y/Rz向调整工装用于调整所述对准系统参考板10在X、Y、Rz三个方向上的位置；
所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装用于调整所述探测光纤7在X、Y、Rz三个方向上的位置。
现举例说明如何安装上述安装装置以及如何使用上述调整装置调整对准系统参考板和探测光纤的位置。
如图1所示，选择所述参考板支架2、参考板X/Y/Rz调节板3、弹性连接板4、探测光纤连接板5和探测光纤压板6依次排布的方向为Z轴正方向，垂直于Z轴的平面为XY平面，建立三维坐标系；将右手拇指指向Z轴正方向，其余四指握拳，其余四指握拳的方向定义为Rz方向，同理定义Rx、Ry方向。
本发明对准系统参考板和探测光纤的装调方法包括以下步骤：
步骤1，装调所述对准系统参考板10；
步骤1.1，将所述对准系统参考板10粘接到所述参考板X/Y/Rz调节板3的一侧，用紧固螺丝309将所述参考板X/Y/Rz调节板3固定到所述参考板支架2的侧面上(即所述参考板X/Y/Rz调节板3相对所述参考板支架2的侧面是静止的)；
步骤1.2，使用所述参考板Z向调整工装调节并固定所述对准系统参考板10的Z向位置，如图3所示；
所述参考板Z向调整工装包括推力工具301、连接块307、调节支架305和调节螺丝架302，所述调节螺丝架302上设有前推调节螺丝304和后拉调节螺丝306；
所述调节螺丝架302通过所述前推调节螺丝304和后拉调节螺丝306与所述连接块307连接，旋转所述前推调节螺丝304或后拉调节螺丝306可推动所述连接块307平移；
所述调节支架305用螺丝310固定在所述调节螺丝架302上，该调节支架305用于支撑所述调节螺丝架302及所述连接块307；
所述参考板支架2为连接固定机构与成像模块OM机械壳体308的接口，所述参考板支架2安装到所述机械壳体308上时应确保所述参考板支架2与所述机械壳体308紧密接触，即所述参考板支架2的底表面和侧表面与所述机械壳体308接触，以保证所述参考板支架2在Rx、Ry方向上精度定位(机械定位)；
所述参考板压板1上设有多个定位销8(如图1)，利用该定位销8将所述参考板支架2安装到所述机械壳体308上，此时，所述参考板支架2相对所述机械壳体308并未固定死，该参考板支架2可在所述机械壳体308上活动；
使用所述推力工具301对所述参考板支架2施加推力，使所述参考板支架2的底表面和侧表面与所述机械壳体308紧密接触，即锁定所述参考板支架2在Rx、Ry方向上的位置；
所述连接块307固定在所述参考板支架2上，所述调节支架305搁置在实验室平台上，该调节支架305用于支撑所述调节螺丝架302及所述连接块307，旋转所述前推调节螺丝304或后拉调节螺丝306，推动所述连接块307在Z轴方向上平移，从而推动所述参考板支架2在Z轴方向上平移，进而推动所述对准系统参考板10在Z轴方向上平移，以此调节所述对准系统参考板10相对于所述机械壳体308在Z向的位置；
调节所述对准系统参考板10Z向位置时需要借助高倍显微镜观察调节效果，所述前推调节螺丝304和后拉调节螺丝306采用细牙螺纹，调节精度达±5μm；
在所述推力工具301的推力作用下，所述参考板支架2的底表面和侧表面与所述机械壳体308接触，接触面之间存在摩擦力，因此，在调节所述对准系统参考板10Z向位置过程中，所述参考板支架2在X、Y、Rx、Ry、Rz五个方向上不会发生运动，保证了Z向调节的独立性；
在调节所述对准系统参考板10Z向位置过程中，所述定位销8保持所述参考板压板1不动，使调节过程更稳定；
当用显微镜观察到所述对准系统参考板10位于对准标记空间像的最佳焦平面时，所述对准系统参考板10在Z向调节到最佳位置，用紧固螺丝101通过所述参考板压板1将所述参考板支架2锁紧在所述机械壳体308上，即确定了所述参考板支架2的位置，也就是说确定了所述对准系统参考板10的Z向位置；
调节好所述对准系统参考板10的Z向位置后卸下所述参考板Z向调整工装；
步骤1.3，使用参考板X/Y/Rz向调整工装调节并固定所述对准系统参考板10在X、Y、Rz三个方向上的位置，如图4所示；
在步骤1.2中固定了所述参考板支架2的位置，以下调节将以所述参考板支架2为定位基准；
所述参考板X/Y/Rz向调整工装包括一调节支架401、一Y向弹簧支架402、两个Y向支撑弹簧403a和403b、一X向弹簧支架404、两个X向支撑弹簧405a和405b、三个Y向调节螺丝406a、406b和406c以及三个X向调节螺丝407a、407b和407c；
所述Y向弹簧支架402与所述X向弹簧支架404连接，且相互垂直，所述Y向弹簧支架402与X轴平行，所述X向弹簧支架404与Y轴平行；
所述调节支架401为直角折形支架，该调节支架401包括一横支架4012和一竖支架4011，所述横支架4012与所述竖支架4011连接，且相互垂直；
所述横支架4012的一端固定在所述Y向弹簧支架402上，所述竖支架4011的一端固定在所述X向弹簧支架404上，即所述调节支架401与所述Y向弹簧支架402及所述X向弹簧支架404形成一矩形框；
所述两个Y向支撑弹簧403a和403b设置在所述Y向弹簧支架402上；
所述两个X向支撑弹簧405a和405b设置在所述X向弹簧支架404上；
所述三个Y向调节螺丝406a、406b和406c分别穿过所述横支架4012，设置在所述横支架4012上；
所述三个X向调节螺丝407a、407b和407c穿过所述竖支架4011，设置在所述竖支架4011上；
可以使用所述参考板X/Y/Rz向调整工装直接调节所述参考板X/Y/Rz调节板3，以确定所述对准系统参考板10在X、Y、Rz三个方向上的位置，也可以先将所述弹性连接板4固定到所述参考板X/Y/Rz调节板3上，使用所述参考板X/Y/Rz向调整工装调节所述弹性连接板4，即间接调节所述参考板X/Y/Rz调节板3，以确定所述对准系统参考板10在X、Y、Rz三个方向上的位置，本实施例中使用所述参考板X/Y/Rz向调整工装间接调节所述参考板X/Y/Rz调节板3，以避开结构方面的限制，增大Z向空间；
用紧固螺丝408将所述弹性连接板4固定到所述参考板X/Y/Rz调节板3上(即所述弹性连接板4相对所述参考板X/Y/Rz调节板3是静止的)，松动所述参考板X/Y/Rz调节板3固定到所述参考板支架2上的紧固螺丝309，使所述参考板X/Y/Rz调节板3可相对所述参考板支架2运动；
将所述调节支架401固定安装在实验平台上，所述弹性连接板4嵌在所述调节支架401与所述Y向弹簧支架402及所述X向弹簧支架404形成的矩形框内，所述Y向支撑弹簧、X向支撑弹簧、Y向调节螺丝和X向调节螺丝顶在所述弹性连接板4的周边；
所述Y向支撑弹簧在Y轴方向上支撑所述弹性连接板4，该Y向支撑弹簧可使所述弹性连接板4在Y轴方向上移动；所述X向支撑弹簧在X轴方向上支撑所述弹性连接板4，该X向支撑弹簧可使所述弹性连接板4在X轴方向上移动；所述Y向支撑弹簧使所述弹性连接板4与所述Y向调节螺丝紧密接触，所述X向支撑弹簧使所述弹性连接板4与所述X向调节螺丝紧密接触；
三个Y向调节螺丝406a、406b和406c中，两侧的两个Y向调节螺丝406a和406c分别与两个Y向支撑弹簧403a和403b一一相对，使两个Y向调节螺丝406a和406c的调节作用点分别位于两个Y向支撑弹簧403a和403b上，中间的Y向调节螺丝406b位于两侧Y向调节螺丝406a和406c作用力的中线上；三个X向调节螺丝407a、407b和407c中，两侧的两个X向调节螺丝407a和407c分别与两个X向支撑弹簧405a和405b一一相对，使两个X向调节螺丝407a和407c的调节作用点分别位于两个X向支撑弹簧405a和405b上，中间的X向调节螺丝407b位于两侧X向调节螺丝407a和407c作用力的中线上；
旋转中间的Y向调节螺丝406b可使所述弹性连接板4在Y轴方向上移动，旋转中间的X向调节螺丝407b可使所述弹性连接板4在X轴方向上移动，旋转两侧Y向调节螺丝406a和406c以及两侧X向调节螺丝407a和407c可使所述弹性连接板4在Rz方向上运动；
调节所述弹性连接板4(即所述参考板X/Y/Rz调节板3)在X、Y、Rz三个方向上的位置时，使所述参考板X/Y/Rz调节板3与所述参考板支架2紧密接触，以保证所述弹性连接板4在Z方向上不移动，即调节过程中以所述参考板支架2为定位基准；
调节所述弹性连接板4(即所述参考板X/Y/Rz调节板3)在X、Y、Rz三个方向上的位置时，需借助高倍显微镜观察调节效果；
当用显微镜观察到对准标记所成的空间像与所述对准系统参考板10对齐时，所述弹性连接板4在X、Y、Rz三个方向上位于理想位置，用紧固螺丝309将所述参考板X/Y/Rz调节板3固定到所述参考板支架2上，即确定了所述参考板X/Y/Rz调节板3和所述弹性连接板4的位置，也就是说确定了所述对准系统参考板10在X、Y、Rz三个方向上的位置；
所述Y向调节螺丝和X向调节螺丝均采用细牙螺纹，调节精度达±5μm；
调节好所述对准系统参考板10在X、Y、Rz三个方向上的位置后卸下所述参考板X/Y/Rz向调整工装；
步骤2，装调探测光纤7；
参见图5，步骤2.1，锁定所述探测光纤7与光纤定位架9之间的位置；
所述光纤定位架9的中央设有一孔，所述探测光纤7的一端穿过该孔，锁紧螺钉固定所述探测光纤7相对光纤定位架9的位置；
步骤2.2，锁定所述光纤定位架9与探测光纤连接板5之间的位置；
将所述所述光纤定位架9嵌入所述探测光纤连接板5的中央，锁紧螺钉固定所述光纤定位架9相对所述探测光纤连接板5的位置；
步骤2.3，使用探测光纤X/Y/Rz向调整工装调节并固定所述探测光纤7在X、Y、Rz三个方向上的位置，如图6所示；
如图5，所述弹性连接板4上设有多个弹性销501，利用所述弹性销501将所述探测光纤连接板5安装到所述弹性连接板4上，使所述探测光纤连接板5与所述弹性连接板4弹性接触；
所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装包括一探测光纤调整架601、两个X向调节螺丝602a和602b以及六个Y向调节螺丝603a、603b、603c、603d、603e和603f；
所述探测光纤调整架601包括一矩形框，所述两个X向调节螺丝602a和602b分别设置在所述探测光纤调整架601的两个侧框6011上，且所述两个X向调节螺丝602a和602b相对；所述六个Y向调节螺丝603a、603b、603c、603d、603e和603f中，三个Y向调节螺丝603a、603b和603c设置在所述探测光纤调整架601的上框6012上，其余三个Y向调节螺丝603d、603e和603f设置在所述探测光纤调整架601的下框6013上，设置在所述上框6012上的三个Y向调节螺丝603a、603b和603c分别与设置在所述下框6013上的三个Y向调节螺丝603d、603e和603f一一相对；
参见图7，将所述探测光纤调整架601搁置在实验室平台上，所述探测光纤连接板5嵌在所述探测光纤调整架601内，所述两个X向调节螺丝602a和602b以及六个Y向调节螺丝603a、603b、603c、603d、603e和603f顶在所述探测光纤连接板5的周边；
位于同一侧的两个Y向调节螺丝(603a和603d、603c和603f)与一弹性销501处在同一直线上(如图7中虚线所示)；
旋转所述X向调节螺丝可使所述探测光纤连接板5在X轴方向上移动，旋转中间的Y向调节螺丝(603、603e)可使所述探测光纤连接板5在Y轴方向上移动，旋转两侧的Y向调节螺丝(603a、603c、603d、603f)可使所述探测光纤连接板5在Rz方向上运动；
在调节所述探测光纤连接板5X、Y、Rz三个方向位置的过程中，所述探测光纤连接板5X、Y、Rz与所述所述弹性连接板4弹性接触，既保证所述探测光纤连接板5在Z轴方向上不移动，又提供调节过程中的弹力，使调节过程连续、稳定；
用光能测量仪测量所述探测光纤7输出的光能，当所述探测光纤7输出的光能最大时所述探测光纤连接板5位于理想位置，用紧固螺丝将所述探测光纤连接板5固定到所述弹性连接板4上，即确定了所述探测光纤连接板5的位置，也就是说确定了所述探测光纤7的位置；
所述Y向调节螺丝和X向调节螺丝均采用细牙螺纹，调节精度达±5μm；
调节好所述探测光纤7的位置后，卸下探测光纤X/Y/Rz向调整工装；
步骤2.4，用紧固螺丝将所述探测光纤压板6固定到所述探测光纤连接板5上，所述探测光纤压板6压住所述探测光纤7，稳固所述探测光纤7。
本发明对准系统参考板和探测光纤的安装装置结构紧凑、简单。
本发明对准系统参考板和探测光纤的装调方法调节范围大(平移±2.5毫米、旋转±60微弧度)、调节精度高(±5微米)
本发明对准系统参考板和探测光纤的安装、调整装置及装调方法满足对准系统参考板和探测光纤在安装空间和中长期稳定性等方面的要求。
Claims (21)
1.一种对准系统参考板和探测光纤的安装装置，其特征在于，包括参考板支架、参考板调节板、探测光纤连接板和光纤定位架；
所述对准系统参考板安装在所述参考板调节板的一侧；
所述参考板调节板安装在所述参考板支架的侧面，所述对准系统参考板嵌入所述参考板支架内；
所述光纤定位架嵌在所述探测光纤连接板内，所述探测光纤连接板安装在所述参考板调节板的另一侧；
所述探测光纤的一端依次穿过所述光纤定位架、探测光纤连接板和参考板调节板，连接在所述对准系统参考板的后端。
2.如权利要求1所述的对准系统参考板和探测光纤的安装装置，其特征在于，还包括弹性连接板，所述弹性连接板设置在所述参考板调节板与探测光纤连接板之间。
3.如权利要求2所述的对准系统参考板和探测光纤的安装装置，其特征在于，所述弹性连接板上设有多个弹性销，实现所述探测光纤连接板与所述弹性连接板弹性连接。
4.如权利要求1所述的对准系统参考板和探测光纤的安装装置，其特征在于，还包括参考板压板，所述参考板支架的底面通过该参考板压板固定安装在所述在成像模块的机械壳体上。
5.如权利要求1所述的对准系统参考板和探测光纤的安装装置，其特征在于，还包括探测光纤压板，所述探测光纤压板安装在所述探测光纤连接上，该探测光纤压板紧压所述探测光纤，稳固所述探测光纤。
6.一种用于调整如权利要求1所述的对准系统参考板和探测光纤的安装装置的调整装置，其特征在于，包括参考板Z向调整工装、参考板X/Y/Rz向调整工装和探测光纤X/Y/Rz向调整工装；
所述参考板Z向调整工装用于调整所述参考板支架在Z向上的位置；
所述参考板X/Y/Rz向调整工装用于调整所述参考板调节板在X、Y、Rz三个方向上的位置；
所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装用于调整所述探测光纤连接板在X、Y、Rz三个方向上的位置。
7.如权利要求6所述的调整装置，其特征在于，所述参考板Z向调整工装包括推力工具、连接块和调节螺丝；
所述调节螺丝与连接块连接，
使用所述参考板Z向调整工装调节所述参考板支架在Z向上的位置时，所述推力工具对所述参考板支架施加推力，使所述参考板支架与所述像模块的机械壳体紧密接触，所述连接块安装在所述参考板支架上，旋转所述调节螺丝能推动所述连接块在Z向上平移，从而推动所述参考板支架在Z向上平移。
8.如权利要求6所述的调整装置，其特征在于，所述参考板Z向调整工装还包括调节螺丝架和调节支架；
所述调节螺丝设置在所述调节螺丝架上，通过所述调节螺丝实现所述调节螺丝架与所述连接块的连接；
所述调节支架安装在所述调节螺丝架上，该调节支架支撑所述调节螺丝架及所述连接块。
9.如权利要求7或8所述的调整装置，其特征在于，所述调节螺丝包括前推调节螺丝和后拉调节螺丝，所述前推调节螺丝与后拉调节螺丝相互平行。
10.如权利要求6所述的调整装置，其特征在于，所述参考板X/Y/Rz向调整工装包括调节支架、Y向弹簧支架、多个Y向支撑弹簧、X向弹簧支架、多个X向支撑弹簧、多个Y向调节螺丝和多个X向调节螺丝；
所述Y向弹簧支架与所述X向弹簧支架连接，且相互垂直；
所述Y向支撑弹簧设置在所述Y向弹簧支架上；
所述X向支撑弹簧设置在所述X向弹簧支架上；
所述调节支架为直角折形支架，该直角折形支架与所述Y向弹簧支架及所述X向弹簧支架形成一矩形框；
所述Y向调节螺丝设置在所述调节支架上，所述Y向调节螺丝与所述Y向弹簧支架相对；
所述X向调节螺丝设置在所述调节支架上，所述X向调节螺丝与所述X向弹簧支架相对。
11.如权利要求10所述的调整装置，其特征在于，所述调节支架包括一横支架和一竖支架，所述横支架与所述竖支架连接，且相互垂直；所述横支架的一端固定在所述Y向弹簧支架上，所述竖支架的一端固定在所述X向弹簧支架上；所述Y向调节螺丝设置在所述横支架上，所述X向调节螺丝设置在所述竖支架上。
12.如权利要求11所述的调整装置，其特征在于，所述参考板X/Y/Rz向调整工装包括两个Y向支撑弹簧、三个Y向调节螺丝、两个X向支撑弹簧和三个X向调节螺丝；
所述三个Y向调节螺丝中，两侧的Y向调节螺丝分别与所述两个Y向支撑弹簧一一相对，中间的Y向调节螺丝位于两侧Y向调节螺丝连线的中点；
所述三个X向调节螺丝中，两侧的X向调节螺丝分别与所述两个X向支撑弹簧一一相对，中间的中间的位于两侧X向调节螺丝连线的中点。
13.如权利要求6所述的调整装置，其特征在于，所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装包括探测光纤调整架、多个X向调节螺丝和多个Y向调节螺丝；
所述探测光纤调整架为一矩形框，所述多个X向调节螺丝设置在所述探测光纤调整架的两个侧框上，设置在两个侧框上的X向调节螺丝相等且一一相对，所述多个Y向调节螺丝设置在所述探测光纤调整架的上框和所述探测光纤调整架的下框上，设置在所述探测光纤调整架的上框和所述探测光纤调整架的下框上的Y向调节螺丝相等且一一相对。
14.如权利要求13所述的调整装置，其特征在于，所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装包括两个X向调节螺丝及六个Y向调节螺丝。
15.一种对准系统参考板和探测光纤的装调方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将所述对准系统参考板粘接到所述参考板调节板的一侧，将所述参考板调节板固定到所述参考板支架的侧面上；
步骤S2，使用所述参考板Z向调整工装调节并固定所述参考板支架的位置；
步骤S3，使用所述参考板X/Y/Rz向调整工装调节并固定所述参考板调节板的位置；
步骤S4，锁定所述探测光纤与所述光纤定位架之间的位置；
步骤S5，锁定所述光纤定位架与所述探测光纤连接板之间的位置；
步骤S6，使用所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装调节并固定所述探测光纤连接板的位置。
16.如权利要求15所述的对准系统参考板和探测光纤的装调方法，其特征在于，所述步骤S2中参考板Z向调整工装包括推力工具、连接块和调节螺丝；所述调节螺丝与连接块连接。
17.如权利要求16所述的对准系统参考板和探测光纤的装调方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：使用所述推力工具对所述参考板支架施加推力，使所述参考板支架的底表面和侧表面与所述成像模块的机械壳体紧密接触；所述连接块固定在所述参考板支架上，旋转调节螺丝推动或拉动所述参考板支架在Z轴方向上平移；当所述对准系统参考板位于对准标记空间像的最佳焦平面时，将所述参考板支架锁紧在所述成像模块的机械壳体上，即确定了所述对准系统参考板的Z向位置；卸下所述参考板Z向调整工装。
18.如权利要求15所述的对准系统参考板和探测光纤的装调方法，其特征在于，所述步骤S3中所述参考板X/Y/Rz向调整工装包括调节支架、Y向弹簧支架、多个Y向支撑弹簧、X向弹簧支架、多个X向支撑弹簧、多个Y向调节螺丝和多个X向调节螺丝；
所述Y向弹簧支架与所述X向弹簧支架连接，且相互垂直；
所述Y向支撑弹簧设置在所述Y向弹簧支架上；
所述X向支撑弹簧设置在所述X向弹簧支架上；
所述调节支架为直角折形支架，该直角折形支架与所述Y向弹簧支架及所述X向弹簧支架形成一矩形框；
所述Y向调节螺丝设置在所述调节支架上，所述Y向调节螺丝与所述Y向弹簧支架相对；
所述X向调节螺丝设置在所述调节支架上，所述X向调节螺丝与所述X向弹簧支架相对。
19.如权利要求18所述的对准系统参考板和探测光纤的装调方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：松开所述参考板调节板，使所述参考板调节板能相对所述参考板支架运动；将所述调节支架固定安装在实验平台上，所述参考板调节板嵌在所述调节支架与所述Y向弹簧支架及所述X向弹簧支架形成的矩形框内，所述Y向支撑弹簧、X向支撑弹簧、Y向调节螺丝和X向调节螺丝顶在所述参考板调节板的周边；旋转所述Y向调节螺丝和X向调节螺丝使所述参考板调节板在X、Y、Rz三个方向上运动，直至对准标记所成的空间像与所述对准系统参考板对齐，固定所述参考板调节板的位置，即确定了所述对准系统参考板在X、Y、Rz三个方向上的位置；卸下所述参考板X/Y/Rz向调整工装。
20.如权利要求15所述的对准系统参考板和探测光纤的装调方法，其特征在于，所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装包括探测光纤调整架、多个X向调节螺丝和多个Y向调节螺丝；
所述探测光纤调整架为一矩形框，所述多个X向调节螺丝设置在所述探测光纤调整架的两个侧框上，设置在两个侧框上的X向调节螺丝相等且一一相对，所述多个Y向调节螺丝设置在所述探测光纤调整架的上框和所述探测光纤调整架的下框上，设置在所述探测光纤调整架的上框和所述探测光纤调整架的下框上的Y向调节螺丝相等且一一相对。
21.如权利要求20所述的对准系统参考板和探测光纤的装调方法，其特征在于，所述步骤S6具体为：将所述探测光纤连接板安装到所述参考板调节板上，使所述探测光纤连接板与所述参考板调节板接触且能相对所述参考板调节板在X、Y、Rz三个方向上运动；将所述探测光纤调整架搁置在实验室平台上，所述探测光纤连接板嵌在所述探测光纤调整架内，所述X向调节螺丝和Y向调节螺丝顶在所述探测光纤连接板的周边；旋转所述X向调节螺丝和Y向调节螺丝使所述探测光纤连接板在X、Y、Rz三个方向上运动，直至所述探测光纤连接板调到理想位置，固定所述探测光纤连接板的位置，即确定了所述探测光线的位置；卸下所述探测光纤X/Y/Rz向调整工装。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
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