位置测量设备和具有这种位置测量设备的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及位置测量设备和具有这种位置测量设备的装置。该位置测量设备用于检测第一对象相对于第二对象的位置，其中第一和第二对象被布置为能沿着至少两个测量方向相对运动。位置测量设备具有光学单元，该光学单元与两个对象之一连接并且以所定义的布置具有至少一个光源、探测器装置以及另外的光学元件。该位置测量设备还包括计量用具-反射器单元，该计量用具-反射器单元布置在另一对象处并且具有轨迹中的至少两个被不同地构造的区域，所述区域为了位置检测而能用光学单元光学扫描。通过所述区域的不同构造可以在光学检测时在不同的测量方向之间转换；可以利用所述光学单元为每个测量方向分别生成关于两个对象的相对运动的位置信号。

【技术实现步骤摘要】
位置测量设备和具有这种位置测量设备的装置
本专利技术涉及一种位置测量设备和一种具有这种位置测量设备的装置。
技术介绍
在制造和检查半导体器件时所使用的机器中常常存在的要求是，精确地对对象进行定位。因此，譬如可能需要在曝光或检验单元的工具之下高精度地定位晶片。在此，晶片处于可以以6个自由度运动的工作台上，该工作台通过相应的驱动装置运动。因此，该工作台充当要高精度地检测其位置的对象；为了通过驱动装置和所属的控制单元对该工作台进行定位，需要借助于高精度的位置测量设备生成关于工作台的空间位置的位置信号。通常由干涉仪或者基于光栅的光学位置测量设备在这样的机器中充当高精度的位置测量设备。在专利技术人的DE102012201393.3中提出了用于这样的应用的测量装置，该测量装置由不同位置测量设备的组合构成。因此，为了位置测量沿着对象的长的第一主运动轴、以及为了检测旋转运动围绕另一轴使用多轴干涉仪。在此，在对象处布置测量反射器，所述测量反射器被施加多轴干涉仪的测量射束。为了沿着第二主运动轴和沿着第三轴进行位置测量，提出基于光栅的干涉的位置测量设备；该位置测量设备尤其是包括布置在对象处的入射光衍射光栅形式的计量用具以及相对其静止布置的反射器；在反射器处布置另外的衍射光栅，其中反射器譬如可以被构造成透射光栅反射镜单元。用在不同位置测量设备中的测量反射器、计量用具和反射器在安装期间和在使用中经历机械和热负荷，并且在此也可能缓慢地变型。这些元件的这样的变型在位置确定中造成测量误差。为了补偿该测量误差公知有所谓的自校准方法，通过所述方法在相应机器的运行中或特殊校准周期中通过测量技术来检测并校正相应元件、比如计量用具或反射器的当前变型。对于这样的自校准方法来说，通常需要沿着相应的延伸方向借助于两个或更多个扫描或光学单元对计量用具或反射器进行扫描并且通过两个光学单元生成位置信号。两个光学单元的位置信号于是被以相互求差的方式连接，使得接着可以以公知方式从所得到的差信号中计算出相应计量用具或反射器的具体存在的由变型造成的误差并且接下来可以对该误差进行补偿。关于这样的自校准方法，譬如可以参阅公开物“Exactwavefrontreconstructionfromtwolateralshearinginterferograms”（C.Elster,I.Weingärtner，第16卷，No.9，1999年9月，J.OptSoc,Am.A,2281-2285）。每个测量方向是指，对于这样的自校准方法来说需要两个光学单元来进行扫描和位置信号生成。这是显著的额外花费并且此外造成总系统的构造体积的扩大。与所阐述的自校准问题无关，由于其他原因还可能需要或有利的是，在特定的测量流程或机器状态中沿着一个运行方向冗余地检测位置。因此例如可以在特定位置处减少所需的所谓的阿贝臂（Abbé-Arme）的数目或者提升精度。
技术实现思路
本专利技术的任务是，说明一种用于对可运动对象进行高精度位置检测的可能性，通过该可能性将通过测量技术以尽可能小的成本沿着不同测量方向检测该对象的位置。该任务通过具有权利要求1的特征的位置测量设备来解决。在权利要求9中说明了具有这样的位置测量设备的装置。根据本专利技术的解决方案的有利的实施方式位于从属权利要求中。通过根据本专利技术的位置测量设备，可以检测第一对象相对于第二对象的位置，其中第一和第二对象被布置为能沿着至少两个测量方向相对运动。位置测量设备包括光学单元，该光学单元与两个对象之一连接并且以所定义的布置具有至少一个光源、探测器装置以及另外的光学元件。另外设置有计量用具-反射器单元，该计量用具-反射器单元布置在另一对象处。该计量用具-反射器单元具有轨迹中的至少两个被不同地构造的区域，所述区域为了位置检测能用光学单元光学扫描，其中通过所述区域的不同构造可以在光学检测时在不同的测量方向之间转换并且可以利用所述光学单元为每个测量方向分别生成关于两个对象的相对运动的位置信号。在一个可能的实施方式中，在计量用具-反射器单元的轨迹的不同区域中布置测量反射器和计量用具。在此，可以将所述测量反射器构造成平面反射镜并且将所述计量用具构造成入射光衍射光栅。落到被不同地构造的区域上的射束优选地经历不同的偏转和/或转向作用。所述计量用具-反射器单元有利地具有多个平行布置的轨迹，在所述轨迹中布置所述计量用具和/或测量反射器。在此可能的是：－在一个轨迹中布置计量用具，并且－在另外的轨迹中在第一区域中布置布置测量反射器，并且在第二区域中布置计量用具，该计量用具被构造为与另一轨迹中的计量用具相同。可以规定：沿着轨迹的延伸方向布置所述轨迹中的中心的第一区域，并且至少在第一区域的末端处布置所述轨迹中的被不同构造的第二区域。另外可能的是，在轨迹中布置第一区域，该第一区域在该轨迹的大部分上延伸，并且在该轨迹中布置被不同地构造的第二区域，该第二区域仅仅在该轨迹的明显更小的区域上延伸。可能的装置具有根据本专利技术的位置测量设备并且还包括：－第一对象，其被布置为能沿着两个正交的第一和第二主运动轴以及沿着此外的第三轴运动，其中－第一主运动轴充当第一测量方向，－第三轴充当第二测量方向，以及－第二主运动轴充当第三测量方向，和－第二对象，其被布置为相对于第一对象静止，其中所述光学单元布置在第二对象处。在此，在第一对象处布置沿着第二主运动轴延伸的计量用具-反射器单元，所述计量用具-反射器单元包括轨迹，所述轨迹具有拥有测量反射器的第一区域和拥有计量用具的第二区域，使得在对第一区域进行光学扫描时可以生成关于第一对象沿着第一测量方向的运动的位置信号，并且在对第二区域进行光学扫描时可以生成关于第一对象沿着第二测量方向或者沿着第三测量方向的运动的位置信号。该装置可以包括第二位置测量设备，通过该第二位置测量设备可以生成关于第一对象沿着第二测量方向的运动的位置信号。另外，该装置可以包括第三位置测量设备，通过该第三位置测量设备可以生成关于第一对象沿着第三测量方向的运动的位置信号。因此可能的是，在第二区域中对计量用具进行光学扫描并同时生成位置信号的情况下，借助于第二或第三位置测量设备在沿着第一测量方向的移动运动期间分别沿着第一测量方向对第二或第三测量设备的反射器进行双重扫描。在此可以规定：－可以将第一和第二位置测量设备的位置信号输送给校准单元，和/或－可以将第一和第三位置测量设备的位置信号输送给校准单元。优选地将第一位置测量设备构造成具有4个测量射束的多轴干涉仪。因此对本专利技术重要的是，利用根据本专利技术的位置测量设备沿途进行位置检测的测量方向现在不是由所使用的扫描单元或光学单元和其中设置的扫描光学元件确定，而是仅仅由所使用的计量用具-反射器单元侧的特定区域的构造来确定。根据相对于彼此运动的对象的相对位置或者特定的机器位置，由此可以以所定义的方式在沿途需要位置信息的不同测量方向之间转换并且生成关于沿着相应的新测量方向的对象运动的附加位置信号。针对不同的测量方向，可以分别使用相同的光学单元或扫描光学元件来进行位置信号生成。这导致总系统的成本显著降低以及构造体积减小。除了下面仍要详细阐述的装置——其中需要特定部件的自校准——中的应用情况以外，本专利技术当然也可以与其他测量装置结合使用，在所述其他测量装置中不同测量方向之间的这样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测第一对象（1）相对于第二对象（5）的位置的位置测量设备，其中第一和第二对象被布置为沿着至少两个测量方向（x,y,z）能相对运动，所述位置测量设备具有：－光学单元（2），其与两个对象之一（5）连接并且以所定义的布置包括至少一个光源、探测器装置以及另外的光学元件，和－计量用具?反射器单元（3,30’），其布置在另一对象（1）处并且具有轨迹（3.1,3.4,3.4’）中的至少两个被不同地构造的区域（3.1a,3.1b,3.4a,3.4b,3.4a’,3.4b’），这些区域为了位置检测而能用光学单元（2）光学扫描，其中通过区域（3.1a,3.1b,3.4a,3.4b,3.4a’,3.4b’）的不同构造能够在位置检测时在不同的测量方向（x,y,z）之间转换并且能够利用光学单元（2）为每个测量方向（x,y,z）分别生成关于两个对象（1,2）的相对运动的位置信号。

【技术特征摘要】
2012.03.22 DE 102012204572.41.一种用于检测第一对象（1）相对于第二对象（5）的位置的位置测量设备，其中第一和第二对象被布置为沿着至少两个测量方向（x,y,z）能相对运动，所述位置测量设备具有：－光学单元（2），其与两个对象之一连接并且以所定义的布置包括至少一个光源、探测器装置以及另外的光学元件，和－计量用具-反射器单元（3,30’），其布置在两个对象中的另一对象处并且具有轨迹（3.1,3.4,3.4’）中的至少两个被不同地构造的区域（3.1a,3.1b,3.4a,3.4b,3.4a’,3.4b’），这些区域为了位置检测而能用光学单元（2）光学扫描，其中通过区域（3.1a,3.1b,3.4a,3.4b,3.4a’,3.4b’）的不同构造能够在位置检测时在不同的测量方向（x,y,z）之间转换并且能够利用光学单元（2）为每个测量方向（x,y,z）分别生成关于两个对象的相对运动的位置信号。2.根据权利要求1所述的位置测量设备，其中在计量用具-反射器单元（3,30’）的轨迹（3.1,3.4,3.4’）的不同区域（3.1a,3.1b,3.4a,3.4b,3.4a’,3.4b’）中布置测量反射器和计量用具。3.根据权利要求2所述的位置测量设备，其中所述测量反射器被构造成平面反射镜并且所述计量用具被构造成入射光衍射光栅。4.根据权利要求2所述的位置测量设备，其中落到被不同地构造的区域（3.1a,3.1b,3.4a,3.4b,3.4a’,3.4b’）上的射束经历不同的偏转作用。5.根据权利要求1所述的位置测量设备，其中计量用具-反射器单元（3,30’）具有多个平行布置的轨迹（3.1-3.4,3.1’-3.4’），在所述轨迹中布置计量用具和/或测量反射器。6.根据权利要求5所述的位置测量设备，其中－在一个轨迹（3.2,3.3,3.2’）中布置计量用具，以及－在另外的轨迹（3.1,3.4,3.4’）中，在第一区域（3.1a,3.4a,3.4a’）中布置测量反射器，并且在第二区域（3.1b,3.4b,3.4b’）中布置计量用具，该计量用具被构造为与另一轨迹（3.2,3.3,3.2’）中的计量用具相同。7.根据权利要求1至6之一所述的位置测量设备，其中沿着轨迹（3.1,3.4,3.4’）的延伸方向布置轨迹（3.1,3.4,3.4’）中的中心的第一区域（3.1a,3.4a,3.4a’），并且至少在第一区域的末端处布置轨迹（3.1,3.4,3.4’）中的被不同地构造的第二区域（3.1b,3.4b,3.4b’）。8.根据权利要求1至6之一所述的位置测量设备，...

【专利技术属性】
技术研发人员：W霍尔萨普费尔，J德雷歇尔，M梅斯纳，R约尔格，B穆施，T克尔贝雷尔，
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：