光学位置测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于检测两个标尺的相对位置的光学位置测量装置，标尺能相对彼此沿多个测量方向移动并且在不同平面中并且彼此交叉地布置。两个标尺分别具有测量分度。标尺的纵向延伸方向平行于第一和第二测量方向定向。第三测量方向垂直于第一和第二测量方向。在第一标尺处将由光源发射的照明射束分离成至少两个分射束。分射束随后加载相对于水平的移动平面围绕其纵向延伸方向倾斜地布置的第二标尺，分射束在第二标尺处经历沿第一标尺的方向的向回反射。然后分射束重新射到第一标尺上并且再次组合，随后产生的信号射束沿探测单元的方向传播。经由探测单元能够产生关于标尺沿第三测量方向以及第一或第二测量方向的相对移动的多个相移的扫描信号。

【技术实现步骤摘要】
光学位置测量装置
本专利技术涉及一种光学位置测量装置，该光学位置测量装置适合于沿着至少两个测量方向相对于彼此移动的两个物体进行高精度的位置测量。在此，这两个物体分别与标尺连接。
技术介绍
已知基于干涉扫描原理的光学位置测量装置，其中，在标尺的测量分度处通过衍射将照明射束分成不同的分射束。在合适的分射束组合之后，在标尺相对于另一标尺移动时通过两个分射束的干涉在探测单元中得到周期性的信号。通过对探测单元中的信号周期进行计数，能够推断出两个标尺或与标尺连接的物体的位移的程度。这种光学位置测量装置例如用于半导体工业中的高精度位置测量，在那里例如用于光刻的曝光掩模相对于晶圆以每秒超过一米的速度移动；在此，定位精度必须保持在几纳米范围中和低于该范围的范围中。基于光栅的位置测量装置相对于干涉仪的显著优势在于：干涉的分射束仅需经过非常短的间距。因此，分射束几乎不因为诸如气压波动、温度波动和湿度波动等环境影响而受损，环境影响例如会经由空气的折射率的波动来扭曲测量。从WO2008/138501A1中已知一种光学位置测量装置，该光学位置测量装置包括两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测两个标尺(M1、M2；10、20；110、120；210、220；310、320)的相对位置的光学位置测量装置，所述标尺能够相对于彼此沿多个测量方向(x、V、z)移动，所述标尺在不同的平面中并且彼此交叉地布置，/n其中/n-两个所述标尺(MI、M2；10、20；110、120；210、220；310、320)各自具有测量分度(11、21；111、121)，所述测量分度具有周期性布置的、具有不同光学特性的光栅区域(11a、11b、21a、21b；111a、111b、121a、121b)，并且所述标尺(M1、M2；10、20；110、120；210、220；310、320)的纵向延...

【技术特征摘要】
20200219 DE 102020202080.91.一种用于检测两个标尺(M1、M2；10、20；110、120；210、220；310、320)的相对位置的光学位置测量装置，所述标尺能够相对于彼此沿多个测量方向(x、V、z)移动，所述标尺在不同的平面中并且彼此交叉地布置，
其中
-两个所述标尺(MI、M2；10、20；110、120；210、220；310、320)各自具有测量分度(11、21；111、121)，所述测量分度具有周期性布置的、具有不同光学特性的光栅区域(11a、11b、21a、21b；111a、111b、121a、121b)，并且所述标尺(M1、M2；10、20；110、120；210、220；310、320)的纵向延伸方向与第一测量方向和第二测量方向(x、y)平行地定向，其中，通过所述第一测量方向和所述第二测量方向(x、y)展开水平的移动平面，并且第三测量方向(z)与所述第一测量方向和所述第二测量方向(x、y)垂直地定向，并且
在第一标尺(M2；20；120；220；320)处将由光源(31.1)发射的照明射束(B)分离成至少两个分射束，并且
所述分射束随后加载第二标尺(M1；10；110；210；310)，所述第二标尺相对于所述水平的移动平面围绕所述第二标尺的纵向延伸方向倾斜地布置，其中，所述分射束在所述第二标尺(M1；10；110；210；310)处经历沿所述第一标尺(M2；20；120；220；320)的方向的向回反射，并且
向回反射的所述分射束重新射到所述第一标尺(M2；20；120；220；320)上并且在所述第一标尺处再次组合，使得随后产生的信号射束沿探测单元(32)的方向传播，经由所述探测单元能够产生关于标尺沿所述第三测量方向(z)以及所述第一测量方向或所述第二测量方向(x、y)的相对移动的多个相移的扫描信号。


2.根据权利要求1所述的光学位置测量装置，其中，所述第二标尺(M1；10；110；210；310)相对于所述水平的移动平面围绕所述第二标尺的纵向延伸方向倾斜地布置，使得在通过在所述第一标尺(M2；20；120；220；320)处分离的所述分射束展开的平面中，分离的所述分射束之间的角等分线垂直于所述分射束在所述第二标尺(M1；10；110；210；310)处的相遇点之间的连接线。


3.根据权利要求1或2所述的光学位置测量装置，其中，标尺(M1、M2；10、20；110、120；210、220；310、320)上的两个测量分度(11、21；111、121)各自构造为反射相位光栅，所述反射相位光栅具有周期性布置的光栅区域(11a、11b、21a、21b；111a、111b、121a、121b)，所述光栅区域具有不同的相移作用。


4.根据权利要求3所述的光学位置测量装置，其中，两个标尺(MI、M2；10、20；110、120；210、220；310、320)各自包括载体(12、22)，在所述载体上设有测量分度(11、21；111、121)，并且所述载体(12、22)由具有热膨胀系数CTE≈0的材料制成。


5.根据前述权利要求中至少一项所述的光学位置测量装置，其中，两个测量分度(11、21；111、121)中的至少一个构造为几何相位光栅，所述几何相位光栅使两个所述分射束彼此正交地偏振。


6.根据前述权利要求中至少一项所述的光学位置测量装置，其中，所述第二标尺(M1；10；110；210；310)的测量分度(11；111)构造为利特罗光栅，
使得入射到利特罗光栅上的分射束经历与入射方向相反的向回反射，
或者使得投射到通过第二测量分度的法线和第一测量分度的衍射方向展开的平面中的分射束经历与入射方向相反的向回反射。


7.根据前述权利要求中至少一项所述的光学位置测量装置，其中，所述第一标尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯·卡埃尔贝雷尔，沃尔夫冈·霍尔扎普费尔，
申请(专利权)人：约翰内斯海德汉博士有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE