專利名稱：具有位置測量裝置的多個掃描單元的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有位置測量裝置的多個掃描單元的裝置。
背景技術(shù)：
在當(dāng)制造和檢驗半導(dǎo)體元件時使用的機(jī)器中，通常存在精確地定位對象的要求。因此例如可能需要的是，將晶片高精度地定位在工具、曝光-或檢驗單元之下。晶片在此處于一個可在六個自由度中運(yùn)動的、通過相應(yīng)的驅(qū)動裝置運(yùn)動的桌子上。該桌子因此也就起對象的作用，需要高精度地檢測該對象相對于基準(zhǔn)系統(tǒng)的位置；機(jī)器的、相應(yīng)的位置固定的基準(zhǔn)框架用作為基準(zhǔn)系統(tǒng)。為了通過驅(qū)動裝置和所屬的控制單元對桌子進(jìn)行定位，需要借助于高精度的位置測量裝置來產(chǎn)生關(guān)于桌子或者是基準(zhǔn)框架的空間位置的位置信號。在這種機(jī)器中，優(yōu)先地將干涉儀或基于格柵的光學(xué)的位置測量裝置考慮作為高精度的位置測量裝置。在使用基于格柵的光學(xué)的位置測量裝置的情況下例如可以提出，在可運(yùn)動的桌子上布置一個或多個掃描單元，在基準(zhǔn)框架上布置合適的量具。如果在此需要沿桌子的兩個正交的主運(yùn)動軸線進(jìn)行位置檢測，那么所需要的量具設(shè)計為所謂的十字格柵形式的二維量具。如果桌子現(xiàn)在沿主運(yùn)動軸線之一運(yùn)動經(jīng)過一個相對較大的移動范圍，那么產(chǎn)生了問題，這是因為然后相應(yīng)地需要大型的二維量具。這些量具具有增大的體積并且僅僅在巨額消耗下才能制造。為了避免制造非常大的二維量具已知的是，應(yīng)用多個單個的二維量具或者是十字格柵板，以便以這種方式和方法能實現(xiàn)測量區(qū)域的擴(kuò)大。單個的二維量具隨后在基準(zhǔn)框架上彼此相鄰地沿相應(yīng)的(多個)主運(yùn)動軸線放置。相應(yīng)的布置例如在US 7，602，489B2中提出，在形成權(quán)利要求1的前序部分時由此出發(fā)。在那里，總共四個十字格柵板或者是二維量具固定在基準(zhǔn)框架上的正方形的裝置中，以便遮蓋住測量區(qū)域。為了進(jìn)行光學(xué)掃描，在沿兩個正交的主運(yùn)動軸線可運(yùn)動的 對象的側(cè)面上設(shè)置有總共四個掃描單元。四個掃描單元的掃描格柵相對于兩個主運(yùn)動軸線分別旋轉(zhuǎn)了 +/-45°地布置，其中，四個掃描單元近似地放置在正方形的角中。該正方形的延伸長度在此大約對應(yīng)于單個的二維量具的空間延伸長度。在機(jī)器運(yùn)行時，在不同的掃描單元之間限定地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便確保，即在經(jīng)過在相鄰的量具之間的沖擊位置時不會丟失位置信息。為了除了沿兩個主運(yùn)動軸線對桌子進(jìn)行位置確定之外還能檢測桌子的定向，需要的是，即始終同時提供具有各兩個軸線的至少三個掃描單元的位置值。沿主運(yùn)動軸線的最大移動路徑在這種布置中相應(yīng)于扣除了掃描單元沿該主運(yùn)動軸線的距離的、相鄰布置的十字格柵板沿該主運(yùn)動軸線的總延伸長度?？蛇\(yùn)動的對象沿兩個主運(yùn)動軸線中至少一個的移動路徑的進(jìn)一步增大可能在由US 7，602，489B2中已知的裝置中要求，即沿該主運(yùn)動軸線布置其它的二維量具、或者更確切地說是十字格柵板，或者將該十字格柵板增大地設(shè)計。然而，兩個變體可能造成對于總裝置的巨大的額外投入
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提出一種具有位置測量裝置的多個掃描單元的裝置，通過該位置測量裝置可實現(xiàn)對對象的高精度的位置檢測，其中，對象可沿兩個正交的主運(yùn)動軸線運(yùn)動。該對象在此沿主運(yùn)動軸線可圍繞移動路徑移動，該移動路徑大于被掃描的量具沿該主運(yùn)動軸線的延伸長度。該目的通過一種具有權(quán)利要求1所述特征的裝置來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的裝置的有利的實施方式在從屬權(quán)利要求中描述。根據(jù)本發(fā)明的裝置包括:對象，該對象至少沿兩個正交的、第一和第二主運(yùn)動軸線相對于基準(zhǔn)系統(tǒng)可運(yùn)動地布置；和用于檢測對象相對于基準(zhǔn)系統(tǒng)的位置的位置測量裝置，該位置測量裝置具有至少兩個、沿第一主運(yùn)動軸線布置的、二維量具和四個用于光學(xué)地掃描量具的掃描單元。該位置測量裝置為了檢測位置還包括至少四個附加的擴(kuò)展掃描單元，該擴(kuò)展掃描單元沿第一主運(yùn)動軸線布置在四個掃描單元之間。優(yōu)選地，外部的掃描單元沿第一主運(yùn)動軸線的最大間距分別等于量具之一沿第一主運(yùn)動軸線的長度。有利的是，內(nèi)部的擴(kuò)展掃描單元沿第一主運(yùn)動軸線的間距小于外部的掃描單元沿第一主運(yùn)動軸線的間距?？梢蕴岢觯磼呙鑶卧蛿U(kuò)展掃描單元沿第二主運(yùn)動軸線的最大間距等于量具沿第二主運(yùn)動軸線的長度。在一個有利的實施方式中，沿第一主運(yùn)動軸線得出最大移動路徑V = 2.DMy-DA y2,其中，V:=沿第一主運(yùn)動軸線的最大移動路徑，DMy:=量具沿第一主運(yùn)動軸線的長度，DAy2:=擴(kuò)展掃描單元沿第一主運(yùn)動軸線的間距。沿該移動路徑通過掃描單元和擴(kuò)展掃描單元能持續(xù)地檢測位置。在根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個實施方式中可能的是，四個掃描單元和四個擴(kuò)展掃描單元布置在對象的一側(cè)。此外可以提出，即沿第二主運(yùn)動軸線，至少兩個另外的二維量具相鄰于至少兩個、沿第一主運(yùn)動軸線布置的二維量具布置。在此，掃描單元和擴(kuò)展掃描單元沿第二主運(yùn)動軸線的最小間距可以等于二維量具沿第二主運(yùn)動軸線的間距與量具沿第二主運(yùn)動軸線的長度之和。在一個優(yōu)選的實施方式中，掃描單元和擴(kuò)展掃描單元分別包括一維的掃描格柵，其中掃描單兀和擴(kuò)展掃描單兀這樣布置，即各所屬的掃描格柵的格線相對于第一主運(yùn)動軸線旋轉(zhuǎn)了+45°或-45°地定向?？梢蕴岢?，即兩個掃描單元和兩個擴(kuò)展掃描單元布置在對稱軸線的一側(cè)，該對稱軸線平行于第二主運(yùn)動軸線定向，其中，這些掃描單元和該擴(kuò)展掃描單元這樣布置，即各所屬的掃描格柵的格線相對于第一主運(yùn)動軸線旋轉(zhuǎn)了+45°地定向。兩個另外的掃描單元和兩個另外的擴(kuò)展掃描單元布置在對稱軸線的另一側(cè)，其中，這些掃描單元和該擴(kuò)展掃描單元這樣布置，即各所屬的掃描格柵的格線相對于第一主運(yùn)動軸線旋轉(zhuǎn)了 -45°地定向。有利的是，為了檢測位置，選擇性地將單個的掃描單元和/或擴(kuò)展掃描單元設(shè)計為可激活的。替代擴(kuò)大用于擴(kuò)展測量區(qū)域的二維量具的延伸長度和/或數(shù)量，在本發(fā)明的范疇中因此提出，所使用的掃描單元的數(shù)量通過至少四個額外的擴(kuò)展掃描單元擴(kuò)大并且通過掃描單元和擴(kuò)展掃描單元的一個合適地選擇的布置實現(xiàn)測量區(qū)域的增大。這實現(xiàn)了明顯更低投入的解決方案，似乎與此相比可能使用例如其它的或者是更大的二維量具。


根據(jù)下面的對實施例的說明結(jié)合附圖對本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點進(jìn)行說明。圖中示出:圖1a示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實施方式的示意圖；圖1b示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實施方式的二維量具和兩個掃描單元的示意性部分視圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實施方式的示意性三維視圖；圖3a_3d示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實施方式在運(yùn)行期間的移動區(qū)域的各一個部段；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實施方式的示意圖。
具體實施例方式根據(jù)圖la，lb和2在下面對根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實施方式進(jìn)行說明；圖3a_3d用于說明借助于該實施方式進(jìn)行的加工過程。在此，在這些附圖中分別僅示出了對于根據(jù)本發(fā)明的裝置是決定性 的組件，然而特別未示出可在其中使用這種裝置的相應(yīng)機(jī)器的細(xì)節(jié)。其在此例如可以是用于制造半導(dǎo)體或用于檢驗半導(dǎo)體的機(jī)器。根據(jù)本發(fā)明的裝置用于檢測可運(yùn)動的對象I相對于基準(zhǔn)系統(tǒng)的位置。對象I例如可以是機(jī)器中的桌子，其沿兩個正交的主運(yùn)動軸線X，I可運(yùn)動地布置；在桌子上放置有應(yīng)被加工和/或檢驗的晶片1.1。在圖中以參考標(biāo)號I標(biāo)注的主運(yùn)動軸線在下面稱為第一主運(yùn)動軸線，以參考標(biāo)號X標(biāo)注的主運(yùn)動軸線在下面稱為第二主運(yùn)動軸線，其垂直于第一主運(yùn)動軸線y定向。通過兩個主運(yùn)動軸線y，X，在機(jī)器中撐開了運(yùn)動平面，其中，必須在加工或檢驗期間限定地對桌子或者是對象I進(jìn)行定位。通常，對象I還沿垂直于兩個主運(yùn)動軸線X，y定向的第三軸線可運(yùn)動，但是這在本發(fā)明的情況下并不重要。加工工具2.3相對于可運(yùn)動的對象I布置在一個固定的基準(zhǔn)系統(tǒng)中，例如設(shè)計為機(jī)器的基準(zhǔn)框架。在相對于對象I固定的基準(zhǔn)系統(tǒng)中，兩個相同的、二維量具2.1,2.2與加工工具2.3機(jī)械連接地布置。在所示出的實施例中，兩個二維量具2.1，2.2沿第一主運(yùn)動軸線I相鄰地布置。量具2.1，2.2沿第一主運(yùn)動軸線y的各自的長度或者是延伸長度在下面稱為DMy，沿第二主運(yùn)動軸線X的長度稱為DMX。兩個二維量具2.1,2.2設(shè)計為十字格柵板并且具有兩個彼此垂直定向的、反射光-衍射格柵形式的格柵柵距。第一格柵柵距包括周期性地在y方向上布置的柵距標(biāo)記Ty，與第一格柵柵距疊加的第二格柵柵距包括周期性地在X方向上布置的柵距標(biāo)記Tx，這如在圖1b中的二維量具2.1的放大示意圖中所表明地。在一個可能的實施例中，兩個格柵柵距具有在2.048 μ m的范圍中的柵距周期。
在可運(yùn)動的對象I的側(cè)面上還布置有總共八個掃描單元1.2a-l.2h，其用于光學(xué)地掃描二維量具2.1，2.2和產(chǎn)生位置信號。除了四個外部的掃描單元1.2a，1.2b和1.2g，1.2h之外，在此根據(jù)本發(fā)明還設(shè)有至少四個內(nèi)部的、額外的擴(kuò)展掃描單元1.2c，1.2d，1.2e, 1.2f。通過光學(xué)地掃描量具2.1，2.2，在機(jī)器運(yùn)行時產(chǎn)生了關(guān)于帶有晶片1.1的對象I或者是桌子相對于帶有加工工具2.3的基準(zhǔn)系統(tǒng)的運(yùn)動的位置信號，并且提供給機(jī)器控制裝置以用于進(jìn)一步處理。在合適的光學(xué)掃描的其它細(xì)節(jié)方面例如可參考申請人的EP I762 828 A2。通常，掃描單元1.2a，1.2b，1.2g，1.2h 以及擴(kuò)展掃描單元 1.2c，1.2d，1.2e，1.2f為了產(chǎn)生位置信號還包括不同的光學(xué)組件，在下面也包括一維的掃描格柵1.2dG, 1.2cG,如在圖1b中示意性地聯(lián)系兩個擴(kuò)展掃描單元1.2c，1.2d所表明的。一維的掃描格柵1.2dG，1.2cG分別由周期性地沿一個方向布置的柵距標(biāo)記組成。在此，在本實施例中，掃描格柵1.2dG，1.2cG的柵距標(biāo)記相對于第一主運(yùn)動軸線y旋轉(zhuǎn)了角度α =+45°或者是β =-45°地布置。通過這樣設(shè)計的掃描單元或者是擴(kuò)展掃描單元，可以在對象I沿第一主運(yùn)動軸線y移動時產(chǎn)生關(guān)于在該方向上進(jìn)行的相對運(yùn)動的高分辨率的增量式位置信號；同時基于旋轉(zhuǎn)地布置的掃描格柵1.2dG，1.2cG產(chǎn)生了其它的可用于另外的目的的增量式掃描信號。不僅四個外部的掃描單元1.2a，1.2b，1.2g, 1.2h、而且四個擴(kuò)展掃描單元1.2c,1.2d，1.2f，l.2h都-如由圖1a可看到地-相對于第一對稱軸線Sy鏡像對稱地布置，該第一對稱軸線平行于第一主運(yùn)動軸線y定向。此外，四個外部的掃描單元1.2a，1.2b，1.2g，1.2h和四個擴(kuò)展掃描單元1.2c，1.2d，1.2f, 1.2h都相對于第二對稱軸線Sx鏡像對稱地布置，該第二對稱軸線平行于第二主運(yùn)動軸線X定向。兩個掃描單 元1.2a, 1.2b和兩個擴(kuò)展掃描單元1.2c, 1.2d在此布置在第二對稱軸線Sx的一側(cè)(左側(cè))，該第二對稱軸線平行于第二主運(yùn)動軸線X定向。該掃描單元1.2a，1.2b和擴(kuò)展掃描單元1.2c, 1.2d這樣布置，即各所屬的掃描格柵的格線相對于第一主運(yùn)動軸線y旋轉(zhuǎn)了+45°地定向。兩個另外的掃描單元1.2g，1.2h和擴(kuò)展掃描單元1.2e，1.2f布置在第二對稱軸線Sx的另一側(cè)(右側(cè))。該掃描單元1.2g，1.2h和擴(kuò)展掃描單元1.ec，1.2f這樣布置，即各所屬的掃描格柵的格線相對于第一主運(yùn)動軸線y旋轉(zhuǎn)了 -45°地定向。不僅四個外部的掃描單元1.2a，1.2b，1.2g, 1.2h、而且四個內(nèi)部的擴(kuò)展掃描單元
1.2c，1.2d，1.2f，l.2h在根據(jù)本發(fā)明的裝置的該實施方式中都布置在對象I或者是桌子的一側(cè)，也就是說在圖1a中指向上方的一側(cè)。這種變體能夠?qū)崿F(xiàn)總裝置的緊湊的設(shè)計、特別是桌子沿第二主運(yùn)動軸線X的緊湊的設(shè)計。此外和現(xiàn)有技術(shù)相反，對于沿第一主運(yùn)動軸線I所需要的移動路徑僅需要兩個二維量具2.1,2.2。此外提出，即沿第一主運(yùn)動軸線Y的外部的掃描單元1.2a，1.2b和1.2g，1.2h彼此之間具有最大間距，該間距等于量具2.1，2.2的長度DMy。在示出的實施例中，恰好選擇了這個最大間距、也就是說外部的掃描單元1.2a，1.2b和1.2g，1.2h的間距DAyl選擇為DAyl=DMy ;但是原則上也可能的是，在此選擇在外部的掃描單元1.2a，1.2b和1.2g，1.2h之間的較小的間距DAyl。額外地，或者是在四個外部的掃描單元1.2a，1.2b和1.2g，1.2h之間，在根據(jù)本發(fā)明的裝置中現(xiàn)在還設(shè)有至少四個額外的擴(kuò)展掃描單元1.2c, 1.2d，1.2e, 1.2f，它們沿第一主運(yùn)動軸線I布置在四個外部的掃描單元1.2a，1.2b和1.2g，1.2h之間。四個位于內(nèi)部的擴(kuò)展掃描單元1.2c, 1.2d，1.2e, 1.2f沿第一主運(yùn)動軸線y具有間距DAy2，其小于外部的掃描單元1.2a，1.2b，1.2g，1.2h的上述的間距DAyl地被選擇。布置在對稱軸線S兩側(cè)的掃描單元1.2a，1.2b，1.2g, 1.2h或者是擴(kuò)展掃描單元
1.2c，1.2d，1.2e，l.2f沿第二主運(yùn)動軸線X全部具有相同的間距DAX。該間距DAx最大程度上可以等于量具2.1，2.2沿第二主運(yùn)動軸線X的長度DMX。在第一實施例中-如從圖1a中可看出地_，然而間距DAx明顯小于量具2.1,2.2沿該方向的長度DMx地被選擇?；诟鶕?jù)本發(fā)明的裝置的這種設(shè)計，現(xiàn)在可能的是，使得對象I沿第一主運(yùn)動軸線y的移動路徑增大，在其內(nèi)部可實現(xiàn)高精度的位置檢測。因此例如在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的解決方案中以僅僅四個 外部的掃描單元1.2a，1.2b，1.2g，1.2h可能存在沿y-軸線最大程度上經(jīng)過移動路徑V = 2.DMy-DAyl的位置檢測。通過額外設(shè)計的四個掃描單元1.2c, 1.2d，
1.2e, 1.2f，對象I的可能的移動路徑現(xiàn)在可以無需額外的或更大的量具2.1,2.2擴(kuò)展為移動路徑V = 2.DMy-DAy2，這是因為如根據(jù)圖1a可看出地，存在DAyl > DAy2。下面根據(jù)圖3a-3d說明該移動路徑-擴(kuò)展。圖3a_3d分別示出用于制造半導(dǎo)體的機(jī)器中的加工過程的不同階段，其中，根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實施方式用于檢測桌子的位置。在該過程的各個單個的階段中，分別僅應(yīng)用總共八個現(xiàn)有的掃描單元或者是擴(kuò)展掃描單元中的四個來檢測位置；因此在根據(jù)本發(fā)明的裝置內(nèi)，單個的掃描單元或者是擴(kuò)展掃描單元選擇性地對于-未示出的-控制單元的位置檢測是可激活的。在不同的過程-階段中分別激活的掃描單元或者是擴(kuò)展掃描單元在圖3a-3d中以虛線標(biāo)記。圖3a示出該加工過程的加速階段，在該加速階段內(nèi)，對象I或者是桌子沿第一主運(yùn)動軸線I盡可能快速地從左向右移動接近那個在其中應(yīng)該利用加工工具2.3對晶片1.1進(jìn)行加工的位置。在該階段中，通過四個布置在內(nèi)部的擴(kuò)展掃描單元檢測位置，該擴(kuò)展掃描單元在該階段中連續(xù)地掃描布置在圖3a中左側(cè)的量具2.1。在圖3b中，在到達(dá)加工位置附近的期望的對象位置之后顯示了測量階段的開始。在測量階段中，在同時加工晶片1.1時，以高精度通過四個位于外部的掃描單元檢測對象I的位置。四個位于外部的掃描單元在該階段中被激活并且掃描兩個量具2.1,2.2以便產(chǎn)生位置信號?；谕獠康膾呙鑶卧倪x擇的間距在此確保了，即在經(jīng)過在兩個量具2.1,2.2之間的沖擊位置的情況下始終為上一級的控制單元提供位置信號。在該測量階段中，四個內(nèi)部的擴(kuò)展掃描單元另作他用，例如用于進(jìn)行校準(zhǔn)測量等。在圖3c中示出了加工過程的測量階段的結(jié)束。對象I在此還例如沿第一主運(yùn)動軸線y繼續(xù)向右移動。在該階段中也通過四個外部的、一如既往地位于兩個量具2.1,2.2上方的掃描單元實現(xiàn)了高精度的位置檢測。通過四個擴(kuò)展掃描單元可以一如既往地實現(xiàn)將位置測量另作他用。圖3d最后示出加工過程的最終的制動階段，在該加工過程中，對象I還繼續(xù)向右移動。在該階段中，通過現(xiàn)在被再次激活的四個擴(kuò)展掃描單元檢測對象I的位置。如由對加工過程和所屬附圖的這些說明中可看出地，可以通過根據(jù)本發(fā)明的裝置實現(xiàn)經(jīng)過一個區(qū)域沿移動路徑V的位置檢測，該區(qū)域大于兩個量具2.1，2.2沿該主運(yùn)動軸線I的長度DMy。如上面說明地，得出根據(jù)本發(fā)明的增大的移動路徑V = 2.DMy-DAy2。除了根據(jù)圖3a_3d說明的、用于單個的掃描單元或者是擴(kuò)展掃描單元的激活程序之外，與根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一實施方式相聯(lián)系地，也可在加工過程期間實現(xiàn)可替換的轉(zhuǎn)換-變體。因此例如可能在根據(jù)圖3a的加速階段中為了確定位置也共同使用一對擴(kuò)展掃描單元和一對掃描單元。然后還可能在加速期間為了檢測位置完全接通擴(kuò)展掃描單元。在測量運(yùn)行期間可能再次利用外部的掃描單元檢測位置，并且在后面的制動期間接通擴(kuò)展掃描單元。在制動階段結(jié)束時最后可能又利用擴(kuò)展掃描單元和一對掃描單元進(jìn)行位置檢測。例如證明為有利的是，使用所有的根據(jù)示出的可替換的方式的分別最大可能的掃描單元，以便關(guān)于此實現(xiàn)減少在產(chǎn)生的位置信號中的位置噪聲。因此可實現(xiàn)不同的變體，用于利用根據(jù)本發(fā)明的裝置和特別用于激活和利用不同的掃描單元或者是擴(kuò)展掃描單元。最后，根據(jù)圖4說明根據(jù)本發(fā)明的裝置的第二實施方式。隨后僅說明相對于根據(jù)本發(fā)明的裝置的第一個實施方式的主要區(qū)別。在此，相對于第一個實施方式的主要區(qū)別在于，即現(xiàn)在設(shè)有四個在正方形的布置中的二維量具12.1-12.4 ;加工工具12.3放置在這四個量具12.1-12.4的中心處。除了沿第一主運(yùn)動軸線I布置的兩個量具12.1,12.2之外，還設(shè)有兩個另外的量具12.3，12.4，這兩個另外的量具沿第二主運(yùn)動軸線X相鄰于兩個首先提出的量具12.1，12.2布置。所有四個應(yīng)用的量具12.1-12.4在其尺寸和布置在其上的反射光-衍射格柵方面相同地設(shè)計。作為相對于第一個實施例的另外的區(qū)別，作為應(yīng)用現(xiàn)在是四個的二維量具的后果，設(shè)有四個外部的掃描單元11.2a，11.2b，11.2g，11.2h和四個內(nèi)部的擴(kuò)展掃描單元11.2c，11.2d，11.2e，11.2f的近似的變形布置。第二對稱軸線Sx相對于前面的例子相同地選擇，而現(xiàn)在第一對稱軸線Sy精確地處于對象11的中心。這表明，即兩個掃描單元11.2b，11.2g和兩個擴(kuò)展掃描單元11.2c，11.2f布置在對象11的一側(cè)，并且兩個掃描單元11.2a，
11.2h和兩個擴(kuò)展掃描單元11.2d，11.2e布置在對象11或者是桌子的相反的另一側(cè)。上面探討的間距條件因此對于掃描單元11.2a，11.2b，11.2g，11.2h和擴(kuò)展掃描單元11.2c，
11.2d，11.2e, 11.2f沿第一主運(yùn)動軸線y的間距而言是不變的。然而對于沿第二主運(yùn)動軸線X的間距而言，現(xiàn)在得出了其它的條件。因此掃描單元11.2a，11.2b，11.2g，ll.2h和擴(kuò)展掃描單元11.2c, 11.2d，11`.2e, 11.2f沿第二主運(yùn)動軸線x的最小間距等于二維量具
12.1-12.4沿第二主運(yùn)動軸線X的間距dx與量具12.1-12.4沿第二主運(yùn)動軸線x的長度DMx之和。如果應(yīng)該確保，即在相對于量具12.1-12.4的每個對象位置上可產(chǎn)生位置信號，那么掃描單元 11.2a，11.2b，11.2g，ll.2h 和擴(kuò)展掃描單元 11.2c，11.2d，11.2e，ll.2f 沿第二運(yùn)動軸線X的間距不能選擇得比這種最小間距更小。總體上，在根據(jù)本發(fā)明的裝置的這個變體中得出了對象11或者是桌子沿第二主運(yùn)動軸線X的更大的尺寸。如果這對于各自的應(yīng)用是可接受的，證明為該實施方式的優(yōu)點的是，桌子可以然后設(shè)計為對稱構(gòu)造的。這可以對總系統(tǒng)的動力產(chǎn)生有利的作用。當(dāng)然，除了根據(jù)本發(fā)明的位置測量裝置或者是根據(jù)本發(fā)明的裝置的所說明的實施例之外，在本發(fā)明的范疇中還存在其它設(shè)計可能性。因此，說明的第二實施方式可以如下改變，即沿第二主運(yùn)動軸線X未設(shè)有在二維量具之間的間距。在二維量具中隨之可能要安裝用于工具的空隙。此外可以考慮的是，在所說明的實施例中沿第一主運(yùn)動軸線y設(shè)置限定的間距，以便關(guān)于此必要時再次增大可使用的移動路徑。此外當(dāng)然可能的是，必要時也使用四個以上的擴(kuò)展掃描單元，等等。
權(quán)利要求
1.一種裝置，具有 -對象(I ;11)，所述對象至少沿兩個正交的、第一和第二主運(yùn)動軸線(y，X)相對于基準(zhǔn)系統(tǒng)能運(yùn)動地布置，和 -用于檢測所述對象(I ;11)相對于所述基準(zhǔn)系統(tǒng)的位置的位置測量裝置，所述位置測量裝置具有至少兩個、沿所述第一主運(yùn)動軸線(y)布置的、二維量具(2.1，2.2 ;12.1-12.4)和四個用于光學(xué)地掃描所述量具(2.1,2.2 ；12.1-12.4)的掃描單元(1.2a，1.2b，1.2g，1.2h ；11.2a ；11.2b, 11.2g, 11.2h), 其特征在于， 所述位置測量裝置為了檢測位置而包括至少四個附加的擴(kuò)展掃描單元(1.2c-l.2f ;I1.2c-ll.2f)，所述擴(kuò)展掃描單元沿所述第一主運(yùn)動軸線(y)布置在所述四個掃描單元(1.2a, 1.2b, 1.2g, 1.2h ；11.2a ；11.2b, 11.2g, 11.2h)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，外部的所述掃描單元(1.2a，1.2b，1.2g，1.2h ；11.2a ；11.2b，11.2g，ll.2h)沿所述第一主運(yùn)動軸線(y)的最大間距(DAyl)分別相應(yīng)于所述量具(2.1，2.2 ;12.1-12.4)之一沿所述第一主運(yùn)動軸線(y)的長度(DMy)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，內(nèi)部的所述擴(kuò)展掃描單元(1.2c-l.2f ；I1.2C-11.2f)沿所述第一主運(yùn)動軸線(y)的間距(DAy2)小于外部的所述掃描單元(1.2a， 1.2b, 1.2g，l.2h ；11.2a ；11.2b，11.2g，ll.2h)沿所述第一主運(yùn)動軸線(y)的所述間距(DAyl)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述掃描單元(1.2a，1.2b，1.2g，1.2h ；I1.2a ；11.2b, 11.2g，ll.2h)和所述擴(kuò)展掃描單元(1.2c_l.2f ；11.2c_ll.2f)沿所述第二主運(yùn)動軸線(X)的最大間距(DAx)等于所述量具(2.1，2.2 ;12.1_12.4)沿所述第二主運(yùn)動軸線(X)的長度(DMX)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，沿所述第一主運(yùn)動軸線(y)得出最大移動路徑 V= 2.DMy-DAy2, 其中， V:=沿所述第一主運(yùn)動軸線的最大移動路徑， DMy:=所述量具沿所述第一主運(yùn)動軸線的長度， DAy2:=所述擴(kuò)展掃描單元沿所述第一主運(yùn)動軸線的間距， 其中，沿所述移動路徑(V)通過所述掃描單元(1.2a，1.2b，1.2g，l.2h ；11.2a ；11.2b，11.2g，ll.2h)和所述擴(kuò)展掃描單元(1.2c-l.2f ；11.2c_ll.2f)能持續(xù)地檢測位置。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，四個所述掃描單元(1.2a，1.2b，1.2g, 1.2h)和四個所述擴(kuò)展掃描單元(1.2c-l.2f)布置在所述對象(I)的一側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，沿所述第二主運(yùn)動軸線U)，至少兩個另外的二維量具(12.3，12.4)相鄰于至少兩個、沿所述第一主運(yùn)動軸線(y)布置的所述二維量具(12.1，12.2)布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述掃描單元(11.2a ；11.2b，11.2g，I1.2h)和所述擴(kuò)展掃描單元(1.2c-l.2f)沿所述第二主運(yùn)動軸線(X)的最小間距等于所述二維量具(12.1-12.4)沿所述第二主運(yùn)動軸線(X)的間距(dx)與所述量具(12.1-12.4)沿所述第二主運(yùn)動軸線(X)的所述長度(DMx)之和。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，所述掃描單元(1.2a，1.2b, 1.2g, 1.2h ；11.2a ；11.2b, 11.2g, 11.2h)和所述擴(kuò)展掃描單元(1.2c_l.2f ；I1.2c-ll.2f)分別包括一維的掃描格柵(1.2cG，l.2dG)，并且所述掃描單元(1.2a，1.2b，1.2g, 1.2h ；11.2a ；11.2b, 11.2g, 11.2h)和所述擴(kuò)展掃描單元(1.2c_l.2f ；11.2c_ll.2f)這樣布置，即各所屬的所述掃描格柵(1.2cG, 1.2dG)的格線相對于所述第一主運(yùn)動軸線(y)旋轉(zhuǎn)了+45°或-45°地定向。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于， -兩個掃描單元(1.2a，1.2b)和兩個擴(kuò)展掃描單元(1.2c, 1.2d)布置在對稱軸線(Sx)的一側(cè)，所述對稱軸線平行于所述第二主運(yùn)動軸線(X)定向，其中，所述掃描單元(1.2a，1.2b)和所述擴(kuò)展掃描單元(1.2c, 1.2d)這樣布置，即各所屬的所述掃描格柵(1.2cG,1.2dG)的所述格線相對于所述第一主運(yùn)動軸線(y)旋轉(zhuǎn)了 +45°地定向，和 -兩個掃描單元(1.2g, 1.2h)和兩個擴(kuò)展掃描單元(1.2e，1.2f)布置在所述對稱軸線(Sx)的另一側(cè)，其中，所述掃描單元(1.2g，1.2h)和所述擴(kuò)展掃描單元(1.2e, 1.2f)這樣布置，即各所屬的所述掃描格柵(1.2cG，1.2dG)的所述格線相對于所述第一主運(yùn)動軸線(y)旋轉(zhuǎn)了-45°地定向。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的裝置，其特征在于，為了檢測位置，選擇性地將單個的掃描單元(1.2a，1.2b，1.2g，l.2h ；11.2a ；11.2b，11.2g，ll.2h)和 / 或擴(kuò)展掃描單元(1.2c-l.2f ； 11.2c-ll.2f)設(shè)計為能激活的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于檢測對象相對于基準(zhǔn)系統(tǒng)的位置的裝置。該對象在此至少沿兩個正交的、第一和第二主運(yùn)動軸線相對于基準(zhǔn)系統(tǒng)可運(yùn)動地布置。位置測量裝置為了檢測對象相對于基準(zhǔn)系統(tǒng)的位置而包括至少兩個、沿第一主運(yùn)動軸線布置的、二維量具和四個用于光學(xué)地掃描這些量具的掃描單元。此外設(shè)有至少四個附加的擴(kuò)展掃描單元，它們沿第一主運(yùn)動軸線布置在四個掃描單元之間。
文檔編號G01B11/00GK103246172SQ20131000511
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者沃爾夫?qū)せ魻栐召M爾, 約爾格·德雷謝爾, 馬庫斯·邁斯納, 拉爾夫·約爾格爾, 伯恩哈德·默施, 托馬斯·卡埃爾貝雷爾 申請人:約翰尼斯海登海恩博士股份有限公司