專(zhuān)利名稱(chēng)：用于旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的笛卡爾坐標(biāo)測(cè)量的制作方法
用于旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的笛卡爾坐標(biāo)測(cè)量相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本專(zhuān)利申請(qǐng)要求2008年12月5日提交的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No. 61/193，522的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的描述當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)時(shí)，精確測(cè)量笛卡爾坐標(biāo)系中的周緣位置是比較困難的。通常，周緣位置是通過(guò)角度測(cè)量裝置測(cè)量的，而笛卡爾坐標(biāo)是使用角度測(cè)量裝置確定的半徑算出的。常規(guī)角度測(cè)量裝置的一個(gè)示例是旋轉(zhuǎn)編碼器，該旋轉(zhuǎn)編碼器具有圓盤(pán)， 圓盤(pán)具有可被光學(xué)地測(cè)量的角度間隔開(kāi)的光柵。要在常規(guī)角度測(cè)量裝置中計(jì)算笛卡爾坐標(biāo)，半徑必須是恒定和預(yù)先已知的。但是在具有多個(gè)臂的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中，可能存在多個(gè)半徑。此外，周緣位置可能因?yàn)闇囟炔▌?dòng)、旋轉(zhuǎn)速度、動(dòng)態(tài)機(jī)械效應(yīng)等而發(fā)生改變。例如，如果旋轉(zhuǎn)中心發(fā)生變化，則在測(cè)量角度時(shí)不能精確測(cè)得周緣位置。這導(dǎo)致在所確定的笛卡爾坐標(biāo)中發(fā)生誤差。

發(fā)明內(nèi)容
示例性實(shí)施例提供用于測(cè)量激光束的位置的測(cè)量裝置和方法，其中沿旋轉(zhuǎn)體的臂朝位于給定或期望的周緣位置處的刻度尺反射激光束。如以下將詳細(xì)描述的，刻度尺(或光柵)是透射或反射激光束的透明區(qū)域和反射區(qū)域的圖案。示例性實(shí)施例涉及圖案生成系統(tǒng)、測(cè)量或檢查裝置、系統(tǒng)和工具、以及笛卡爾坐標(biāo)測(cè)量方法。示例性實(shí)施例提供用于測(cè)量笛卡爾坐標(biāo)系中的周緣位置的設(shè)備和方法。在一個(gè)示例中，周緣位置是指由極坐標(biāo)系中的半徑和旋轉(zhuǎn)角給定的周長(zhǎng)上的位置。笛卡爾坐標(biāo)測(cè)量可用于拾取、安置、牽引和/或測(cè)量物體，所述物體的位置通過(guò)以旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動(dòng)的組合進(jìn)行移動(dòng)的系統(tǒng)在笛卡爾坐標(biāo)中被限定出。在一個(gè)示例中，是曝光在一標(biāo)準(zhǔn)笛卡爾XY坐標(biāo)系中畫(huà)出的圖案的情況。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，至少一個(gè)檢測(cè)器系統(tǒng)構(gòu)造成檢測(cè)激光的反射或透射， 所述反射或透射起源于激光源發(fā)射沿一包括光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)臂的半徑向一表面上入射的激光，同時(shí)所述激光掃描沿旋轉(zhuǎn)臂的半徑定位在周緣位置的上方或下方的刻度尺或光柵。


將參考附圖來(lái)描述示例性實(shí)施例，附圖中圖1示出了沿旋轉(zhuǎn)體的臂反射激光束的測(cè)量裝置或工具的簡(jiǎn)化的示例性實(shí)施例；圖2示出了根據(jù)一示例性實(shí)施例的包括有旋轉(zhuǎn)體的測(cè)量裝置；圖3示出了另一示例性實(shí)施例的測(cè)量裝置；圖4示出了根據(jù)一示例性實(shí)施例的刻度尺配置；
圖5示出了根據(jù)另一示例性實(shí)施例的刻度尺配置；圖6示出了根據(jù)一示例性實(shí)施例的包括有架空刻度尺的測(cè)量裝置的一部分；圖7示出了根據(jù)另一示例性實(shí)施例的測(cè)量裝置的一部分；圖8示出了根據(jù)又一示例性實(shí)施例的測(cè)量裝置的一部分；而圖9示出了使用來(lái)自刻度尺的底面的反射的示例性實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將更充分地參考附圖來(lái)描述示例性實(shí)施例，其中只示出了一些示例性實(shí)施例。附圖中，各層和區(qū)域的厚度是夸大的，以便于說(shuō)明。各圖中的相同附圖標(biāo)記代表相同元件。具體的說(shuō)明性實(shí)施例在本文公開(kāi)。然而，本文所公開(kāi)的特定結(jié)構(gòu)和功能詳情僅僅是為了描述示例性實(shí)施例的目的。示例性實(shí)施例可以多種變型進(jìn)行實(shí)施，而不應(yīng)該解釋為只局限于本文給出的示例性實(shí)施例。然而，應(yīng)該理解的是，沒(méi)有意圖將示例性實(shí)施例限制于所公開(kāi)的特定示例性實(shí)施例，相反，示例性實(shí)施例應(yīng)覆蓋落于適當(dāng)范圍內(nèi)的所有變型、等同方案和替代方案。在整個(gè)附圖的描述中，相同的標(biāo)記指代相同的元件。應(yīng)該理解的是，雖然本文中可能使用第一、第二等術(shù)語(yǔ)來(lái)描述多種不同的元件，但是這些元件不應(yīng)該被這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)只用于區(qū)別元件。例如，在不背離示例性實(shí)施例的范圍的情況下，第一元件可稱(chēng)為第二元件，并且相似地，第二元件也可稱(chēng)為第一元件。 如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括相關(guān)聯(lián)的列舉項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)的任一個(gè)和所有組
I=I O應(yīng)該理解的是，當(dāng)一元件被描述為“連接”或“連結(jié)”至另一元件時(shí)，它可以是直接連接或連結(jié)至另一元件，也可以存在中間元件。對(duì)比之下，當(dāng)一元件被描述為“直接連接”或 “直接連結(jié)”至另一元件時(shí)，則不存在中間元件。用于描述元件之間的關(guān)系的其它詞語(yǔ)也應(yīng)該以相同的方式解釋(例如“之間”與“直接之間”、“相鄰”與“直接相鄰”等)。本文使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述特定實(shí)施例，而并非旨在限制示例性實(shí)施例。如本文所使用的，“一”、“一個(gè)”、“該”等單數(shù)形式旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有清楚地指明。此外，應(yīng)理解的是，“包括”、“包含”和/或“含有”等術(shù)語(yǔ)在用于本文時(shí)，表明所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個(gè)或多個(gè)其它特征、整體、步驟、 操作、元件、部件和/或組合的存在或添加。還應(yīng)注意的是，在一些替代實(shí)施方式中，所標(biāo)示的功能/動(dòng)作可能不以圖中標(biāo)示的順序發(fā)生。例如，連續(xù)示出的兩幅圖實(shí)際上可能基本同時(shí)地執(zhí)行，有時(shí)也可能以相反順序執(zhí)行，取決于所涉及的功能/動(dòng)作。根據(jù)示例性實(shí)施例，基材或工件的讀取和寫(xiě)入/圖案形成應(yīng)廣義地理解。例如， 讀取可包括顯微檢測(cè)、檢查(inspection)、度量(metrology)、波譜檢測(cè)、干涉測(cè)量、散射測(cè)量、上述一個(gè)或多個(gè)的組合等。寫(xiě)入/形成圖案可包括使光阻材料曝光、通過(guò)光學(xué)加熱退火、消融(ablating)、通過(guò)光束為表面生成任何其它變化等?；牡氖纠ㄆ桨屣@示器、印刷電路板(PCB)、包裝應(yīng)用中的基材或工件、光伏面板(photovoltaic panel)等。示例性實(shí)施例提供用于測(cè)量激光束的位置的測(cè)量裝置和方法，其中沿旋轉(zhuǎn)體的臂朝位于給定或期望的周緣位置處的刻度尺反射激光束。如以下將詳細(xì)描述的，刻度尺(或光柵)是透射或反射激光束的透明區(qū)域和反射區(qū)域的圖案。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，至少一個(gè)檢測(cè)器系統(tǒng)構(gòu)造成檢測(cè)激光的反射或透射， 所述反射或透射起源于激光源發(fā)射沿一包括光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)臂的半徑向一表面上入射的激光，同時(shí)所述激光掃描沿旋轉(zhuǎn)臂的半徑定位在周緣位置處的刻度尺或光柵。檢測(cè)器系統(tǒng)可包括任意種類(lèi)的檢測(cè)器或攝像頭，還可包括構(gòu)造成基于光的檢測(cè)到的反射或透射來(lái)生成脈沖序列的觸發(fā)器件。檢測(cè)器系統(tǒng)可用于確定激光束在工件上的入射位置，例如寫(xiě)入或讀取光束、入射到工件上的發(fā)射光，其中激光束的入射位置在沿著旋轉(zhuǎn)光學(xué)臂的半徑的周緣位置的上方或下方。檢測(cè)器系統(tǒng)于是可構(gòu)造成從同樣定位在沿著旋轉(zhuǎn)光學(xué)臂的半徑的周緣位置上方或下方的刻度尺或光柵來(lái)檢測(cè)激光的反射或透射。在某些實(shí)施例中，檢測(cè)器系統(tǒng)可包括控制器件，用于修正與期望的寫(xiě)入或讀取光束位置的偏差，例如通過(guò)調(diào)節(jié)寫(xiě)入或讀取光束在工件上的入射位置。在寫(xiě)入系統(tǒng)中，寫(xiě)入光束可用于消融表面或用于在例如基材或晶片等工件上生成圖案。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，寫(xiě)入光束或讀取光束位置的修正可通過(guò)在旋轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間操縱寫(xiě)入光束的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如在周緣位置處包括有至少一個(gè)寫(xiě)入光束的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)光學(xué)臂的運(yùn)動(dòng)期間，調(diào)節(jié)至少一個(gè)寫(xiě)入光束在工件上的入射位置。根據(jù)另一實(shí)施例，寫(xiě)入光束位置的修正可通過(guò)使用例如反射鏡(例如可變形反射鏡)等光學(xué)部件在旋轉(zhuǎn)光學(xué)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)期間操縱寫(xiě)入光束的方向來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)又一實(shí)施例，寫(xiě)入光束或讀取光束的位置可在多個(gè)旋轉(zhuǎn)光學(xué)臂的掃描區(qū)域之間得到修正，各旋轉(zhuǎn)光學(xué)臂包括至少一個(gè)寫(xiě)入和/或讀取光束。示例性實(shí)施例與包括有旋轉(zhuǎn)體的圖案生成器、測(cè)量系統(tǒng)、測(cè)量裝置和測(cè)量工具有關(guān)。旋轉(zhuǎn)體可包括一個(gè)或多個(gè)臂(例如2、3、4、5、6個(gè)或甚至更多個(gè)臂)，各臂可包括構(gòu)造成寫(xiě)入/形成或讀取圖案或圖像的光學(xué)系統(tǒng)。在一個(gè)示例中，臂的讀取/寫(xiě)入頭是靜止或基本靜止的，而光學(xué)圖像通過(guò)旋轉(zhuǎn)或搖擺的光學(xué)系統(tǒng)從旋轉(zhuǎn)軸線附近的位置平移至遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線的位置。在一個(gè)示例中，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)可包括兩個(gè)平行的反射鏡，因此可在工件上掃描一個(gè)圓。根據(jù)示例性實(shí)施例確定的測(cè)量數(shù)據(jù)(例如周緣位置數(shù)據(jù))可與用于Y位置的其它位置測(cè)量裝置(例如直線編碼器或干涉儀)和用于X位置的旋轉(zhuǎn)編碼器組合。該組合能夠在系統(tǒng)的完全旋轉(zhuǎn)期間和完全直線運(yùn)動(dòng)內(nèi)提供更絕對(duì)的笛卡爾坐標(biāo)。示例性實(shí)施例可隨同連續(xù)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)進(jìn)行利用，所述連續(xù)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)與環(huán)境交換比較少的或等于零的能量和比較小的振動(dòng)。至少一個(gè)示例性實(shí)施例提供一種測(cè)量裝置，用于測(cè)量笛卡爾坐標(biāo)系中的周緣位置。至少根據(jù)該示例性實(shí)施例，所述測(cè)量裝置包括旋轉(zhuǎn)激光源、反射器、刻度尺和檢測(cè)器。 所述旋轉(zhuǎn)激光源構(gòu)造成沿旋轉(zhuǎn)體的半徑發(fā)射旋轉(zhuǎn)激光束。所述反射器構(gòu)造成沿垂直于所述激光束的路徑的方向反射所述激光束。所述刻度尺具有由透明區(qū)域和反射區(qū)域形成的圖案，并定位在所述測(cè)量裝置的周緣位置處。所述檢測(cè)器構(gòu)造成通過(guò)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)激光束在激光束掃描刻度尺的同時(shí)發(fā)生的反射或透射來(lái)提供脈沖序列。所述脈沖序列對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的笛卡爾坐標(biāo)。至少一個(gè)其它示例性實(shí)施例提供一種方法，用于測(cè)量笛卡爾坐標(biāo)系中的周緣位置。根據(jù)至少該示例性實(shí)施例，沿旋轉(zhuǎn)體的半徑發(fā)射旋轉(zhuǎn)激光束；沿垂直于所述激光束的路徑的方向反射所述旋轉(zhuǎn)激光束；和通過(guò)檢測(cè)所述旋轉(zhuǎn)激光束在掃描位于測(cè)量裝置的周緣區(qū)域的由透明區(qū)域和反射區(qū)域形成的圖案的同時(shí)發(fā)生的反射或透射來(lái)提供脈沖序列。所述脈沖序列對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的笛卡爾坐標(biāo)。根據(jù)至少一部分示例性實(shí)施例，所述旋轉(zhuǎn)體包括多個(gè)臂，而所述反射器構(gòu)造成沿旋轉(zhuǎn)體的多個(gè)臂之一反射激光束。脈沖序列中的每隔一個(gè)脈沖表示笛卡爾坐標(biāo)系的第一方向上的位置。連續(xù)脈沖之間的時(shí)間差表示笛卡爾坐標(biāo)系的第二方向上的位置。根據(jù)至少一部分示例性實(shí)施例，所述檢測(cè)器可配置在刻度尺的上部。根據(jù)至少一部分示例性實(shí)施例，所述測(cè)量裝置還可包括構(gòu)造成維持刻度尺與載置臺(tái)之間的固定的相對(duì)距離的支承件(例如氣承(air bearing)墊)。根據(jù)至少一部分示例性實(shí)施例，至少一個(gè)氣承構(gòu)造成通過(guò)在載置臺(tái)與刻度尺的支持構(gòu)件之間提供至少一個(gè)氣承，來(lái)在刻度尺與垂直于載置臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向的載置臺(tái)之間維持固定的相對(duì)距離(或位置)。根據(jù)至少一部分示例性實(shí)施例，所述測(cè)量裝置還可包括彈簧加載墊和構(gòu)造成沿載置臺(tái)的側(cè)面引導(dǎo)刻度尺的支承件(bearing)。根據(jù)至少一部分其它示例性實(shí)施例，所述測(cè)量裝置可包括至少一個(gè)墊(例如氣承墊)，用于維持刻度尺與載置臺(tái)之間的相對(duì)位置，方法是擴(kuò)展在載置臺(tái)的移動(dòng)方向(Y方向) 上沿載置臺(tái)的側(cè)面的引導(dǎo)(guiding)，以使刻度尺跟隨載置臺(tái)旋轉(zhuǎn)。根據(jù)至少一部分其它示例性實(shí)施例，所述測(cè)量裝置可包括至少兩個(gè)彈簧加載墊， 它們構(gòu)造成通過(guò)以給定或預(yù)定的距離沿載置臺(tái)的側(cè)面的滑動(dòng)來(lái)將刻度尺維持在載置臺(tái)上方的固定位置處。根據(jù)至少一部分其它示例性實(shí)施例，所述測(cè)量裝置可包括至少一個(gè)彈簧加載墊 (例如氣承墊)和至少一個(gè)第二墊(例如氣承墊)，所述至少一個(gè)彈簧加載墊用于沿垂直于載置臺(tái)的移動(dòng)方向的方向維持刻度尺的支持構(gòu)件與載置臺(tái)之間的距離，所述至少一個(gè)第二墊擴(kuò)展在載置臺(tái)的移動(dòng)方向(Y方向)上沿載置臺(tái)的側(cè)面的引導(dǎo)以使刻度尺跟隨載置臺(tái)旋轉(zhuǎn)。激光源與構(gòu)造成發(fā)射曝光光束的源是可以是分離的。在該情況下，反射器可構(gòu)造成沿第一方向朝刻度尺反射激光束，而沿第二方向朝工件反射曝光光束。或者，反射器可構(gòu)造成沿相同方向反射激光束和曝光光束。在該情況下，激光源發(fā)射的激光束也可用作曝光工件的曝光光束。所述反射器可將激光束的第一部分反射向工件以曝光所述工件，而將激光束的第二部分反射向刻度尺?；蛘?，所述激光束的第一部分和所述激光束的第二部分可以是沿相反方向反射的。根據(jù)至少一部分示例性實(shí)施例，所述激光束可被反射向所述工件以曝光所述工件，而用以曝光所述工件的激光束的反射部分可反射回所述刻度尺，所述刻度尺配置在所述反射器上方。圖1示出了沿旋轉(zhuǎn)體的臂(或半徑)反射激光束的測(cè)量裝置或工具的簡(jiǎn)化的示例性實(shí)施例。
參考圖1，激光束108沿順時(shí)針(或θ )方向掃描刻度尺或光柵110。激光束108 的反射和/或透射由一檢測(cè)器(未示出)檢測(cè)。檢測(cè)器基于激光束108的檢測(cè)到的反射和 /或透射而生成由脈沖序列106組成的檢測(cè)器信號(hào)D_S。檢測(cè)器可為激光束108的各個(gè)檢測(cè)到的反射和/或透射生成脈沖，并且脈沖的序列對(duì)應(yīng)于笛卡爾坐標(biāo)。根據(jù)至少該示例性實(shí)施例，檢測(cè)器可以是構(gòu)造成基于光的檢測(cè)到的反射或透射而生成脈沖序列的任何檢測(cè)器。在一個(gè)示例中，以上參考圖1所描述的檢測(cè)器可以是測(cè)量光強(qiáng)的任何標(biāo)準(zhǔn)或常規(guī)的光檢測(cè)器。仍然參考圖1，刻度尺110包括垂直狹縫102和傾斜狹縫104。在本示例中，檢測(cè)器信號(hào)D_S的每隔一個(gè)脈沖106-n對(duì)應(yīng)于笛卡爾坐標(biāo)系中的一個(gè)特定X位置，而兩個(gè)連續(xù)脈沖之間的時(shí)間Δ t對(duì)應(yīng)于笛卡爾坐標(biāo)系中的一個(gè)特定Y位置。圖2示出了根據(jù)一示例性實(shí)施例的包括旋轉(zhuǎn)體的測(cè)量裝置或系統(tǒng)。參考圖2，該測(cè)量裝置包括具有四個(gè)臂202的旋轉(zhuǎn)體208。旋轉(zhuǎn)體208配置在基部 210上方。載置臺(tái)212配置在基部210上，并且能夠保持工件214。在一示例操作中，激光源206朝旋轉(zhuǎn)體208發(fā)射旋轉(zhuǎn)或掃描的激光束200。激光束200沿旋轉(zhuǎn)體208的臂202被反射(例如，被未示出的反射器)向配置于載置臺(tái)212的周緣處的刻度尺204。仍然參考圖2，另一反射器(圖2中也未示出)向上朝刻度尺204反射激光束200。 當(dāng)激光束200掃描刻度尺204時(shí)，刻度尺204將激光束200反射回定位于非旋轉(zhuǎn)位置處的檢測(cè)器。至少在該示例性實(shí)施例中，檢測(cè)器可定位在非旋轉(zhuǎn)位置的激光源附近，而返回光可被45度半透明板(未示出)水平地反射(例如，從圖2中的垂直光束起90度)。當(dāng)激光束200掃描圖2中的刻度尺204時(shí)，檢測(cè)器生成包括有脈沖序列的檢測(cè)器信號(hào)。如以上參考圖1所描述的，例如，檢測(cè)器信號(hào)的每隔一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)于笛卡爾坐標(biāo)系中的一個(gè)特定X位置，而兩個(gè)連續(xù)脈沖之間的時(shí)間Δ t對(duì)應(yīng)于笛卡爾坐標(biāo)系中的一個(gè)特定Y 位置。因此，給定或期望的周緣位置的笛卡爾坐標(biāo)可基于生成的檢測(cè)器信號(hào)而得到確定。與圖1的情況一樣，以上參考圖2所描述的檢測(cè)器可以是測(cè)量光強(qiáng)的任何標(biāo)準(zhǔn)或常規(guī)的光檢測(cè)器。根據(jù)至少一部分示例性實(shí)施例，刻度尺204和/或載置臺(tái)212可構(gòu)造成沿X和/ 或Y方向移動(dòng)，以使刻度尺204能夠相對(duì)于載置臺(tái)212定位。圖3示出了另一示例性實(shí)施例的測(cè)量裝置。圖3所示測(cè)量裝置類(lèi)似于圖2所示測(cè)量裝置，不同之處在于光的透射是在刻度尺的背面測(cè)得的。在圖2和3中，相同標(biāo)記指代相同元件。參考圖3，該測(cè)量裝置包括具有四個(gè)臂202的旋轉(zhuǎn)體208。旋轉(zhuǎn)體208配置在基部 210上方。激光源206朝旋轉(zhuǎn)體208發(fā)射旋轉(zhuǎn)激光束300。旋轉(zhuǎn)激光束300沿臂202之一被反射器(未示出)反射。激光束300于是被另一反射器(也未示出)朝載置臺(tái)212的周緣處的刻度尺304向上反射。當(dāng)激光束300掃描刻度尺304時(shí)，激光束300透射穿過(guò)刻度尺304并由配置成位于或比較靠近刻度尺304的上表面(例如背面)的檢測(cè)器306檢測(cè)。在該示例性實(shí)施例中，檢測(cè)器306生成包括有脈沖序列的檢測(cè)器信號(hào)。如以上參考圖1和2所描述的，例如，檢測(cè)器信號(hào)的每隔一個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)于笛卡爾坐標(biāo)系中的一個(gè)特定 X位置，而兩個(gè)連續(xù)脈沖之間的時(shí)間At對(duì)應(yīng)于笛卡爾坐標(biāo)系中的一個(gè)特定Y位置。因此，給定或期望的周緣位置的笛卡爾坐標(biāo)可基于生成的檢測(cè)器信號(hào)而得到確定。與圖1和2的情況一樣，以上參考圖3所描述的檢測(cè)器306可以是測(cè)量光強(qiáng)的任何標(biāo)準(zhǔn)或常規(guī)的光檢測(cè)器。在旋轉(zhuǎn)和分光運(yùn)動(dòng)件(prismatic movement)(其中分光運(yùn)動(dòng)件是例如移動(dòng)的載置臺(tái))的組合的系統(tǒng)中，在垂直于運(yùn)動(dòng)件的方向上的相對(duì)位置可用支承件通過(guò)沿載置臺(tái)212 的側(cè)面引導(dǎo)刻度尺204、304而測(cè)得。要處理載置臺(tái)212的旋轉(zhuǎn)，可增加兩個(gè)或更多個(gè)引導(dǎo)墊，以使刻度尺204、304跟隨載置臺(tái)212的旋轉(zhuǎn)。根據(jù)示例性實(shí)施例，彈簧加載引導(dǎo)墊可借若干方式實(shí)施。例如，彈簧加載引導(dǎo)墊可以是氣承、套筒支承件、磁力支承件等。墊能夠沿正交方向以給定或預(yù)定距離沿載置臺(tái)的側(cè)面滑動(dòng)，從而維持刻度尺在載置臺(tái)上方的固定位置。圖4示出了根據(jù)一示例性實(shí)施例的測(cè)量裝置的一部分。在該示例性實(shí)施例中，刻度尺404安裝至彈簧加載墊406，彈簧加載墊406沿載置臺(tái)212的側(cè)面借支承件引導(dǎo)。圖5示出了構(gòu)造成類(lèi)似于圖4所示系統(tǒng)的部分的測(cè)量裝置的一部分，但是多增加有兩個(gè)墊502和504，以根據(jù)載置臺(tái)旋轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)刻度尺旋轉(zhuǎn)。在圖5中，兩個(gè)多余的墊502 和504擴(kuò)展了在Y方向上沿載置臺(tái)212的側(cè)面的引導(dǎo)，使得刻度尺404跟隨載置臺(tái)旋轉(zhuǎn)。圖6 9示出了根據(jù)多個(gè)不同示例性實(shí)施例的構(gòu)造成朝刻度尺/在刻度尺上反射測(cè)量光束的測(cè)量裝置的部分。如圖所示和以下詳細(xì)描述的，測(cè)量光束可從曝光光束或從完全分離的激光源得到。圖6示出了根據(jù)一示例性實(shí)施例的包括有架空刻度尺的測(cè)量裝置的一部分。在該示例性實(shí)施例中，測(cè)量激光束606從激光源608得到，激光源608與曝光光束614的源是分離的。參考圖6，在一示例操作中，激光源608朝旋轉(zhuǎn)體的臂602發(fā)射旋轉(zhuǎn)激光束606。激光束606沿臂602被引導(dǎo)向反射器610。反射器610朝配置在載置臺(tái)612上方的刻度尺604 反射激光束606。激光束606掃描刻度尺604，而激光束606的透射或反射被檢測(cè)器(未示出)檢測(cè)到。在本示例中，檢測(cè)器能夠基于掃描激光束606的檢測(cè)到的透射或反射而生成檢測(cè)器信號(hào)，而給定或期望的周緣位置的笛卡爾坐標(biāo)能夠基于包括有檢測(cè)器信號(hào)的脈沖序列得到確定。以上參考圖6所描述的檢測(cè)器可以是測(cè)量光強(qiáng)的任何標(biāo)準(zhǔn)或常規(guī)光檢測(cè)器。至少根據(jù)圖6所示的示例性實(shí)施例，反射器610配置在載置臺(tái)612與刻度尺604 之間。圖7示出了根據(jù)一示例性實(shí)施例的包括有刻度尺的測(cè)量裝置的一部分。在本示例中，與圖6所示示例性實(shí)施例相比，刻度尺配置成靠近臺(tái)架(stage)的表面。圖7中的測(cè)量激光束706從激光源708得到，激光源708與曝光光束714的源是分離的。參考圖7，激光源708朝旋轉(zhuǎn)體的臂702發(fā)射旋轉(zhuǎn)激光束706。一反射器(未示出)沿臂702朝另一反射器710引導(dǎo)激光束706。反射器710向下朝配置在載置臺(tái)712上方的刻度尺704反射激光束706。當(dāng)激光束706掃描刻度尺704時(shí)，激光束706的透射或反射如上所述由一檢測(cè)器(未示出)檢測(cè)到。如以上參考圖6所描述的，檢測(cè)器能夠基于掃描激光束706的檢測(cè)到的透射或反射而生成檢測(cè)器信號(hào)，而給定或期望的周緣位置的笛卡爾坐標(biāo)能夠基于包括有檢測(cè)器信號(hào)的脈沖序列得到確定。以上參考圖7所描述的檢測(cè)器可以是測(cè)量光強(qiáng)的任何標(biāo)準(zhǔn)或常規(guī)的光檢測(cè)器。在該示例性實(shí)施例中，刻度尺704配置在反射器710與載置臺(tái)712之間。根據(jù)至少一部分示例性實(shí)施例，用以曝光工件的光可掃描刻度尺。圖8示出了將用以曝光工件的曝光光束的一部分用來(lái)掃描刻度尺并確定周緣位置的笛卡爾坐標(biāo)的示例性實(shí)施例。在該示例性實(shí)施例中，測(cè)量激光束806從曝光光束得到。參考圖8，在一示例操作中，激光器808朝旋轉(zhuǎn)體的臂802發(fā)射旋轉(zhuǎn)激光束806。一反射器(未示出)沿臂802朝另一反射器810反射激光束806。反射器810將激光束806 的一部分反射向載置臺(tái)812，并將激光束806的另一部分向下反射向配置于載置臺(tái)812上方的刻度尺804。當(dāng)激光束806掃描刻度尺804時(shí)，來(lái)自刻度尺804的上表面的激光束806 的反射如上所述被一檢測(cè)器(未示出)檢測(cè)到。如上所述，檢測(cè)器能夠基于掃描激光束806的檢測(cè)到的透射或反射而生成檢測(cè)器信號(hào)，而給定或期望周緣位置的笛卡爾坐標(biāo)能夠基于包括有檢測(cè)器信號(hào)的脈沖序列得以確定。以上參考圖8所描述的檢測(cè)器可以是測(cè)量光強(qiáng)的任何標(biāo)準(zhǔn)或常規(guī)的光檢測(cè)器。圖9示出了將來(lái)自刻度尺的底面的反射/透射用于確定周緣位置的笛卡爾坐標(biāo)的示例。在該示例性實(shí)施例中，測(cè)量激光束906從曝光光束得到。參考圖9，激光器908朝旋轉(zhuǎn)體的臂902發(fā)射旋轉(zhuǎn)激光束906。一反射器(未示出)沿旋轉(zhuǎn)體的臂902朝反射器/偏轉(zhuǎn)器/光學(xué)元件910引導(dǎo)激光束906。反射器/偏轉(zhuǎn)器910向上朝刻度尺904引導(dǎo)激光束906。當(dāng)激光束906掃描刻度尺904時(shí)，激光束906被刻度尺904反射回光學(xué)元件910。反射回的激光束906回穿過(guò)光學(xué)元件910，并入射到載置臺(tái)912上和/或被一檢測(cè)器(未示出)檢測(cè)到。如上所述，檢測(cè)器能夠基于掃描激光束906的檢測(cè)到的透射或反射而生成檢測(cè)器信號(hào)，而給定或期望的周緣位置的笛卡爾坐標(biāo)能夠基于包括有檢測(cè)器信號(hào)的脈沖序列得以確定。以上參考圖9所描述的檢測(cè)器可以是測(cè)量光強(qiáng)的任何標(biāo)準(zhǔn)或常規(guī)的光檢測(cè)器。以上的描述是為了圖示和描述目的。它并非旨在窮舉。特定示例性實(shí)施例的各元件或特征通常并不局限于該特定示例，而是在適用時(shí)是可交換的，并且能夠用于即使未具體地圖示或描述的所選實(shí)施例。同樣的事物也可以多種方式發(fā)生變型。這種變型不能視為背離示例性實(shí)施例，并且所有這種變型旨在包括在本文所述示例性實(shí)施例的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量笛卡爾坐標(biāo)系中的周緣位置的測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括構(gòu)造成沿旋轉(zhuǎn)體的半徑發(fā)射旋轉(zhuǎn)激光束的旋轉(zhuǎn)激光源；構(gòu)造成沿垂直于所述激光束的路徑的方向反射所述激光束的反射器；具有透明區(qū)域和反射區(qū)域的圖案的刻度尺，該刻度尺定位在所述測(cè)量裝置的周緣位置處；和檢測(cè)器，構(gòu)造成通過(guò)檢測(cè)所述旋轉(zhuǎn)激光束在掃描所述刻度尺的同時(shí)發(fā)生的反射或透射來(lái)提供脈沖序列，所述脈沖序列對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的笛卡爾坐標(biāo)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述旋轉(zhuǎn)體包括多個(gè)臂，而所述反射器構(gòu)造成朝所述刻度尺反射所述激光束。
3.如權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述脈沖序列中的每隔一個(gè)脈沖表示笛卡爾坐標(biāo)系的第一方向上的一個(gè)位置，而連續(xù)脈沖之間的時(shí)間差表示笛卡爾坐標(biāo)系的第二方向上的一個(gè)位置。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述檢測(cè)器配置在所述刻度尺的上部， 并且所述檢測(cè)器檢測(cè)所述旋轉(zhuǎn)激光束透射過(guò)所述刻度尺。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括構(gòu)造成在所述刻度尺與一載置臺(tái)之間維持固定的相對(duì)距離的至少一個(gè)支承件和至少一個(gè)墊；其中，所述載置臺(tái)能夠保持工件。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括構(gòu)造成在所述刻度尺與一載置臺(tái)之間維持固定的相對(duì)位置的至少一個(gè)支承件和至少一個(gè)墊；其中，所述載置臺(tái)能夠保持工件。
7.如權(quán)利要求5和6中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述反射器配置在所述載置臺(tái)與所述刻度尺之間。
8.如權(quán)利要求5和6中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述刻度尺配置在所述載置臺(tái)與所述反射器之間。
9.如權(quán)利要求5和6中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述至少一個(gè)墊是彈簧加載墊，而所述彈簧加載墊和所述支承件構(gòu)造成通過(guò)沿所述載置臺(tái)的側(cè)面進(jìn)行滑動(dòng)來(lái)引導(dǎo)所述刻度尺。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括至少兩個(gè)彈簧加載墊，構(gòu)造成以給定或預(yù)定距離沿一載置臺(tái)的側(cè)面進(jìn)行滑動(dòng)來(lái)將所述刻度尺維持在所述載置臺(tái)上方的固定位置。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述激光源與構(gòu)造成發(fā)射曝光光束的源是分離的。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述反射器沿第一方向朝所述刻度尺反射所述激光束，而沿第二方向朝所述工件反射所述曝光光束。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述反射器沿相同方向反射所述激光束和所述曙光光束ο
14.如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述激光源發(fā)射的激光束也是用于曝光工件的曝光光束。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述反射器將所述激光束的第一部分反射向所述工件用以曝光所述工件，而將所述激光束的第二部分反射向所述刻度尺。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述激光束的第一部分和所述激光束的第二部分是沿相反方向反射的。
17.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述激光束被反射向所述工件用以曝光所述工件，而用以曝光所述工件的激光束的反射部分被反射回所述刻度尺，所述刻度尺配置在所述反射器上方。
18.一種用于測(cè)量笛卡爾坐標(biāo)系中的周緣位置的方法，所述方法包括沿旋轉(zhuǎn)體的半徑發(fā)射旋轉(zhuǎn)激光束；沿垂直于所述激光束的路徑的方向反射所述旋轉(zhuǎn)激光束；和通過(guò)檢測(cè)所述旋轉(zhuǎn)激光束在掃描位于測(cè)量裝置的周緣區(qū)域的由透明區(qū)域和反射區(qū)域形成的圖案的同時(shí)發(fā)生的反射或透射來(lái)提供脈沖序列，所述脈沖序列對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的笛卡爾坐標(biāo)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述脈沖序列中的每隔一個(gè)脈沖表示笛卡爾坐標(biāo)系的第一方向上的一個(gè)位置，而連續(xù)脈沖之間的時(shí)間差表示笛卡爾坐標(biāo)系的第二方向上的一個(gè)位置。
20.如權(quán)利要求18-19中任一項(xiàng)所述的方法，還包括通過(guò)沿固定有刻度尺的載置臺(tái)的側(cè)面進(jìn)行滑動(dòng)，來(lái)通過(guò)墊和支承件弓I導(dǎo)所述刻度尺。
21.如權(quán)利要求18-20中任一項(xiàng)所述的方法，還包括通過(guò)以給定或預(yù)定的距離沿載置臺(tái)的側(cè)面滑動(dòng)至少兩個(gè)墊，來(lái)將刻度尺維持在載置臺(tái)上方的固定位置處；其中，所述刻度尺固定于所述載置臺(tái)。
22.如權(quán)利要求18-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述反射包括沿第一方向朝所述刻度尺反射所述激光束；和沿第二方向朝工件反射曝光光束。
23.如權(quán)利要求18-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述反射包括沿相同方向反射所述激光束和曝光光束。
24.如權(quán)利要求18-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述反射包括朝工件反射所述激光束的第一部分用以曝光所述工件，并朝所述刻度尺反射所述激光束的第二部分。
25.如權(quán)利要求M所述的方法，其中，所述激光束的第一部分和所述激光束的第二部分是沿相反方向反射的。
26.如權(quán)利要求18-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述反射包括朝工件反射所述激光束用以曝光所述工件，其中用以曝光所述工件的激光束的反射部分反射回所述刻度尺，所述刻度尺配置在所述反射器上方。
全文摘要
在用于測(cè)量笛卡爾坐標(biāo)系中的周緣位置的測(cè)量裝置中，一旋轉(zhuǎn)激光源(206)構(gòu)造成沿旋轉(zhuǎn)體(208)的半徑發(fā)射激光束(108)。反射器(610、710)構(gòu)造成沿垂直于激光束的路徑的方向反射激光束，而具有透明和反射區(qū)域的圖案(102、104)的刻度尺(204、304、404、604、704)定位在測(cè)量裝置的周緣位置處。檢測(cè)器(306)構(gòu)造成通過(guò)檢測(cè)旋轉(zhuǎn)激光束(108)在激光器掃描刻度尺的同時(shí)發(fā)生的反射或透射來(lái)提供脈沖序列(106)。所述脈沖序列(106)對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)的笛卡爾坐標(biāo)(X，Y)。
文檔編號(hào)G01B11/00GK102301199SQ200980155912
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者J.沃爾瑟 申請(qǐng)人:麥克羅尼克邁達(dá)塔有限責(zé)任公司