光学位置测量装置制造方法及图纸

驱动装置的用于精确定位的光学位置测量装置，这种装置包括两个彼此相对运动的驱动单元（１，２；２１；３１．１；３１．２；３２；５１），两个驱动单元（１；２１；３１．１；３１．２；５１）之一具有一个测量刻度（８；２８；３８．１；３８．２；５８）作为不可缺少的组成部分，这个测量刻度可以由一个与另外的驱动单元（２；３２）相连接的扫描单元（１０；４０．１，４０．２）扫描以产生与位置相关的输出信号，并使这测量刻度（８；２８；３８．１；３８．２；５８）直接地或间接地至少布置在驱动单元（１；２１；３１．１；３１．２；５１）的一个平坦表面的一个局部范围上，由此在两个驱动单元（１，２；２１；３１．１；３１．２，３２；５１）之间形成一个问题（ｄ），从而使得这两个驱动单元（１；２；２１；３１．１；３１．２；３２；５１）在共同作用时能够产生一个在两个驱动单元（１；２；２１；３１．１；３１．２；３２；５１）之间的确定的相对运动。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光学位置测量装置，这种装置尤其与驱动装置相结合可用于精确的定位。在半导体制造中，经常采用各种不同结构型式的直线电机作为驱动装置，以实现不同部件的精确的相对定位。此处可能的使用范围例如有晶片处理或所谓的晶片检验。如果一个运动的部件不仅要在一维方向上，而且要在一个平面上定位，那么对于所用的测量系统就有一定的要求，用这种测量系统可以测量不同座标方向上的各个移动。除了检测在两个座标方向上的位移运动之外，常常还要检测要求定位的部件围绕一定的轴线所作的旋转运动。如由US4654571已知，对于每一个移动轴线都规定有一台单独的干涉仪。存在的问题除了测量范围局限、测量光路存在遮光等之外，尤其是由于目前每台干涉仪的成本较高，因而费用就相对较高。此外在所采用的直线电机中，开始利用定子单元通常存在的周期性构造，除了去产生驱动运动之外，也去达到测量目的。根据所采用的直线电机的结构型式，对于这些构造来说就涉及到二维布置的齿形的电磁构造，或者就涉及周期性布置的不同极性或相同极性的永久磁铁。大致已经知道，借助于对磁场灵敏的元件，或者用对应的线圈布置来扫描这些构造，以便产生与位移有关的调制的扫描信号。这些用于产生驱动运动的周期性构造具有最小的刻度周期，其数量级为几个mm。因而在所产生的扫描信号方面得出一个可达到最高的分辨率，但这对于精密应用场合有时是不够的。为了提高测量精度或者分辨率，因此要在两个运动的驱动单元之间设置一个公知的玻璃刻度支承座，在其上面设有测量刻度，例如将一个商用的正交光栅测量系统装入到一个这样的驱动装置里。在相对于正交光栅测量刻度运动的驱动单元上设置了一个或者多个适合的扫描单元，通过这些单元就能够按已知的方式对测量刻度进行光学扫描，并对包括感兴趣的旋转角度在内的位置进行相应的确定。从原理上说，当位置测定时可以达到也能满足精密应用要求的这样一种分辨率，这是由于这样一种正交光栅可以用明显地小于mm范围的刻度周期来制作。若采用具有周期性的电磁构造的步进电机，那么可达到的推进力灵敏地与定子和运动的驱动单元或转子之间的距离有关。如果在两个彼此相对运动的驱动单元之间超出了某个一定的距离，那么就不再可能产生一个驱动运动。如果这所述的商用正交光栅测量系统的玻璃刻度支承座布置在步进电机的两个运动单元之间的几个mm的厚度之内，那么就是上述这种情况。因而本专利技术的任务就是创造一种光学位置测量装置，通过这种装置尤其与用来精确定位各种不同元件的驱动装置相结合就可以准确地确定这些元件的相对位置。各类驱动装置的工作用方式不应受到附加的位置测量装置的影响。此外要求这样一种位置测量装置的结构尽可能简单。这个任务要通过具有专利权利要求1所述特征的光学位置测量装置来完成。按照本专利技术的光学位置测量装置的有利的实施形式由相关的权利要求中的措施而得出。由于测量刻度构成了两个彼此相对运动的驱动单元之一的不可缺少组成部分，因而保证了可以这样来选择两个驱动单元之间的距离，从而使得在两个驱动单元共同作用时，可能产生一个确定的具有高效率的相对运动。因此也保证了步进电机的对距离灵敏地工作的工作。例如具有软铁定子的步进电机也可以装备这种按本专利技术的光学位置测量装置，而不会损害其工作。如果使用了具有μm范围刻度周期的光学测量刻度，那么在位置测定时同时就保证了所希望的高分辨率。关于配置有测量刻度的驱动单元的构成按本专利技术则存在有各种不同的方案。例如可以将测量刻度直接布置在一个驱动装置定子单元或者其中一些部分的一个平面表面上。另一种方案可将测量刻度放在一个刻度支承座上，而这支承座然后又布置在一个驱动装置定子单元的平面表面上。在从属权利要求中说明了一系列各种不同的实施结构方案。按本专利技术的光学位置测量装置既能用于测量一维的移动运动，也能用于在一个平面内要定位时测定移动运动和/或旋转运动。尤其在最后所列举的情况下，在两个彼此相对运动地布置的驱动单元之间设有空锁承，以便实现无摩擦的定位，这被证实为有利的措施。若有多个按本专利技术构造的驱动装置定子单元直接相邻地彼此相对布置，并经由布置在一个共同的滑块上的两个单独的扫描单元进行扫描，那么就得出按权利要求12所述的一种有利的实施形式。本专利技术的位置测量装置的这样一种实施结构证明是有利的，因为这样也可以测量较大的移动运动，而且同时只是要求制造相对紧凑的驱动装置定子单元。对于这样一种模块式构造的驱动装置定子单元来说，如果满足了对于彼此限定住接合处的驱动装置定子单元规定的要求，那么基本上也只能配有一个唯一的扫描单元。按本专利技术的光学位置测量装置的其它优点和细节由以下按附图对实施例的说明中得出。以下图表示了附图说明图1a本专利技术的光学位置测量装置的简要表示的第一种实施形式的剖切俯视图。图1b图1所示本专利技术光学位置测量装置的侧面剖视2本专利技术的光学位置测量装置的驱动装置一定子单元的第二种简要表明的实施形式的侧面剖视图。图3a和图3b本专利技术的光学位置测量装置的驱动装置-定子单元的第三种实施形式的两个视图。图4具有两个相互紧靠的静止的驱动装置单元的本专利技术位置测量装置的另一种方案。在图1a一个简要表示的俯视图中部分地按出了按本专利技术的光学位置测量装置的第一种实施形式。图1b表示了沿着图1a所示剖切线的这第一种实施形式的侧面剖视图。所示的本专利技术光学位置测量装置的实施例被表示为与一个驱动装置相连接，这种驱动装置例如在半导体制造中可用于对彼此相对地在一个平面内运动的元件进行精确的定位。此时驱动装置被设计为步进电机，它包括一个静止的驱动单元，即一个驱动装置-定子单元1，以及一个相对于此运动的驱动单元2。在一种有利的实施形式中使运动的驱动单元2通过适宜的空锁承而无摩擦地支承在驱动装置-定子单元1上。在此实施例中又使驱动装置-定子单元作成为软铁定子，这个定子具有设置在一个基体5上并带有立体形状突起6的立体构造部分以及位于这之间的空隙9。为产生驱动运动，这个运动的驱动单元2包括了多个(图中未表示出)以已知的方式被控制的励磁线圈，也就是说通过对励磁线圈进行时间上确定的激励，就可能对xy平面上运动的驱动装置部件2进行逐步的定位。为此这运动的驱动单元2经过一个连接管路4与一个合适结构的控制和处理单元3相连接。在此实例中的光学位置测量装置用于对xy平面内运动的驱动部件2进行所希望的高分辨率的定位，用这种位置测量装置时就通过一个垂直照射装置而产生了与位移关联的扫描信号。此时就由一个或多个以已知方式构成的并布置在运动的驱动单元2的侧面上的扫描单元10对归属于驱动装置-定子单元1的一个测量刻度进行扫描。在图1a和1b中只能看到在运动的驱动单元2的侧面上的一个唯一的扫描单元10，为了充分地检测xy平面内的运动，包括测定运动的扫描单元2围绕一个垂直轴能够旋转的角度，就要有三个这样的扫描单元。各个扫描单元10为此都包括有一个光源11以及至少一个用于测量从测量刻度8反射回来的光的光电子检测元件12。关于扫描单元10的构造存在有多种多样的已知的方案，例如设置附加的适宜的发射光学器件，扫描光栅以及多个合适连接的检测元件等。当运动的驱动单元2在所示情况下作二维运动时，将反射或垂直照射时所扫描的刻度8设计为十字光栅，用已知的方式对其进行扫描以获得增量式的定位信息。如前所述若用光学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：J·布拉施，M·阿尔高尔，C·卡利米斯，
申请(专利权)人：约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：