[发明专利]用于检测主体运动的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测主体的运动的系统。更具体地说，本发明涉及一种用于光学检测主体(诸如，晶片或印刷电路板)的运动的系统。本发明还涉及一种主体处理和/或检查系统和一种检测主体的运动的方法。最后，本发明涉及一种用于对象运动检测目的的光栅。

背景技术

在各种技术应用中需要移动的主体的位置或位置变化的准确测量。举例说来，在半导体工业中采用的平版印刷投影工具和晶片检查工具需要关于半导体晶片的位置变化的准确信息。另一使用领域涉及印刷电路板(PCB)工业，其中在PCB上安装部件、在PCB上印刷图案或检查PCB期间需要关于PCB的位置的信息。

存在采用光栅来测量对象移位的各种光学测量系统。这些系统包括光学检测机构，该光学检测机构包括光源、光检测器和光栅。该光学检测机构定位于光栅上方一定距离处。该系统可测量的运动类型(平面内平移、平面内旋转、平面外平移、平面外旋转)取决于光学检测机构和光栅。

为了测量单个平面内平移，光栅具有在该平移方向中呈周期性的光栅图案。为了测量两种平面内平移，需要在这两种平移的方向中呈周期性的光栅图案。对于其中平移较大的应用，与光源的光斑大小相比较，光栅所覆盖的区域应较大以便检测在全部可能平移范围中的平移。对于其中应检测或测量两种平面内平移的情形，尤为如此。

对于特定应用，用于测量主体的平移的较大光栅可能在许多方面是不利的。由于难于在较大区域上实现光栅图案的高度准确的周期性，较大光栅可能(例如)难于制造。因此，这种光栅的成本相对较高。此外，较大光栅占据该应用系统中的宝贵空间。而且，在某些应用中，光栅经受较高加速并且需要具有由于温度变化所导致的可以忽略的尺寸变化特征(低热膨胀系数)。因此，较大和较重的光栅是不合需要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于检测主体运动的改进的系统和方法。

本发明的另一目的在于提供一种用于检测主体运动的系统和方法，其减小了或消除了在前面部分中所提到的现有技术的这些缺点中的至少一个缺点。

本发明的另一目的在于提供一种用于检测主体运动的系统和方法，其允许应用减小的大小的光栅。

本发明提供一种用于检测主体运动的系统，其包括接合到所述主体的第一延伸光栅条带和与所述第一延伸光栅条带交叉的单独的并且基本上固定的第二延伸光栅条带。该系统还包括光学检测机构，其被设置成接收在所述第一延伸光栅条带与所述第二延伸光栅条带衍射的一个或多个光束以检测所述主体的运动。

本发明还提供一种在一个系统中检测主体运动的方法，该系统包括接合到所述主体的第一延伸光栅条带和与所述第一延伸光栅条带交叉的单独的并且基本上固定的第二延伸光栅条带。用于应用该方法的系统包括光学检测机构。该方法包括以下步骤：

-向所述第一延伸光栅条带或第二延伸光栅条带提供入射光束；以及

-在所述光学检测机构接收从所述第一延伸光栅条带和第二延伸光栅条带衍射的一个或多个光束来检测所述对象的运动。

本申请人已发现通过使用构成彼此交叉的延伸条带的单独的第一光栅与第二光栅，可通过检测或测量第一光栅和第二光栅相对于彼此的移位来检测具有较大平面内平移范围的对象的运动。由于仅需要较小的条带，因此与现有技术的较大光栅相比，这些条带可能更易于制造并且因此这些光栅条带更为廉价。此外，该光栅条带所需要的空间较小。应了解光栅条带的长度优选地大约等于或大于该对象的平移范围，而宽度或横向尺寸优选地基本上等于该光束的光斑宽度。

如权利要求2和14中所限定的本发明的实施例提供能够使用较小光学检测机构的优点。

如权利要求3中所限定的本发明的实施例提供复杂性较低的系统的优点，这是由于光学检测机构是固定的，而光重定向机构可相对容易地容纳于该系统中。

如权利要求4中所限定的本发明的实施例具有最佳测量灵活性的优点。

如权利要求5中所限定的本发明的实施例允许检测或测量该对象的一个或两个平面内平移的运动。

如权利要求6和15中所限定的本发明的实施例允许确定该对象的运动方向和在确定光束的相位时对光束中的功率波动的减小的敏感性。

如权利要求7中所限定的本发明的实施例可能消除或减少在该系统中的光学部件的量，因为光栅条带的定向可能会影响光束的路径。

如权利要求8中所限定的本发明的实施例具有光学检测机构的较大旋转范围的优点。更具体说来，使用后向反射器的反射来干涉光束将在光学检测器上构成单个光斑，允许相位的容易检测，如在本申请中更具体地解释。