專利名稱：：阿貝誤差校正系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用以定位一或多個”工具(tool)”于一或多個工件上的相對目標位置的系統(tǒng)及方法，”工具”是諸如激光光束或其他輻射光束，且本發(fā)明尤指一種可準確補償其關(guān)連于一或多級光束定位系統(tǒng)的移動的阿貝誤差(Abbeerror)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：多種技術(shù)利用工具以微加工或者置放圖案(pattern)或材料于工件上的目標位置。例如，微尺寸的打孔機可用以在薄金屬板上打孔；激光可用以精密加工或選擇性蝕刻金屬、結(jié)晶、或非結(jié)晶形的樣本；且離子束可用以選擇性將帶電荷的粒子注入集成電路中。所有以上所述的制程有一共同需求，即迅速及準確地將相關(guān)工具定位在工件上的目標位置。以下的背景僅以激光光束定位系統(tǒng)為例而說明于此，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將可了解的是，此說明可概括應(yīng)用于工具定位系統(tǒng)。典型而言，傳統(tǒng)的工具定位系統(tǒng)(特別是光束定位系統(tǒng))可提供在三維座標系統(tǒng)中的移動，并可以多種方式而描述。傳統(tǒng)定位系統(tǒng)是以X-Y平移表(translationtable)而描述，其中，工件被固定于由下級所支撐的上級。此系統(tǒng)典型將工件與一固定光束位置作相對移動，通常稱為疊層級(stacked-stage)定位系統(tǒng)，因為下級系支撐上級及工件的慣性質(zhì)量。此定位系統(tǒng)具有相當良好的定位準確度，因其典型上為沿著各軸利用干涉計(interferometer)，以決定各級的絕對位置。在授予Overbeck的美國專利號碼4,532,402案中，諸如電流計(galvanometer)的高速短移動定位器(“快定位器”，)是由X-Y平移表(“慢定位器”)的上級所支撐，且上級及工件是由下級所支撐。該二定位器的組合移動需首先移動該慢定位器至接近工件上之一目標位置的已知位置；停止該慢定位器；移動該快定位器至確切的目標位置；停止該快定位器；致使工具在目標位置操作；且接著針對次一目標位置而重復(fù)此過程。然而，Overbeck的組合系統(tǒng)亦為一疊層級定位系統(tǒng)，其與上述的固定光束系統(tǒng)遭受相同的嚴重缺點。啟動、停止及改變方向的延遲關(guān)連于各級及快速定位器的慣性質(zhì)量，而不當增加該工具處理工件所需的時間。Overbeck的系統(tǒng)亦加諸一嚴重缺點于以電腦為基礎(chǔ)(computer-based)的工具機的控制檔或”數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫”，其典型上為命令工具移動至垮于工件的一系列預(yù)定目標位置。定位工具跨于工件的該數(shù)據(jù)庫必須”面板化(panelized)”為毗鄰片段，以使在大電路圖案的尺寸超過此移動范圍時使各片段適合于快定位器的有限移動范圍內(nèi)。授予Cutler等人的美國專利號碼5,847,960案揭示一分裂軸(split-axis)定位系統(tǒng)，其中的上級并非由下級所支撐且與下級為各自獨立移動，其中的工件載于一軸或級上，而工具載于另一軸或級上。此定位系統(tǒng)具有一或多個上級，其各者支撐一快定位器，且可同時以高輸出率而處理一或多個工件，因為該獨立支撐的各級載負較小的慣性質(zhì)量，并可較疊層級系統(tǒng)號為更迅速加速、減速或改變方向。因為一級的質(zhì)量并載于其他級上，因此，對于已知負載的諧振頻率可提高。此外，慢及快定位器適以.移動，而不需停止以響應(yīng)一系列的定位指令數(shù)據(jù)，而協(xié)調(diào)其各自的移動位置，以在由數(shù)據(jù)庫所界定的目標位置上產(chǎn)生暫時靜止的工具位置。此分裂軸的多速率定位系統(tǒng)可減低現(xiàn)有系統(tǒng)的快定位器移動范圍限制，而提供大幅增加的工具處理輸出，并可自面板化或非面板化的數(shù)據(jù)庫而工作。此種分裂軸的定位系統(tǒng)隨著工件的整體尺寸及重量增加時而變?yōu)楦鼉?yōu)異，利用較長及較重的各級。同時，特性尺寸持續(xù)降低而造成尺寸精密度的需求增加，分裂軸的系統(tǒng)較有可能出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)誤差，其將引起阿貝誤差(Abbeerror)，此誤差代表介于一級的有效位置與該級的指示位置之間的實際分離。阿貝誤差典型上為由各級賴以滑動的軸承的瑕疵及熱變化所引起，及/或由提供各級移動的驅(qū)動機構(gòu)的對準及加速不完善所引起。圖11顯示三個相互垂直的平移動作軸，諸如X軸10、Y軸12、及Z軸14，此三軸限定一個三維座標系統(tǒng)16，以及限定三個相互垂直旋轉(zhuǎn)動作軸(下文中稱為滾轉(zhuǎn)(roll)軸18、俯仰(pitch)軸20及偏航(yaw)軸22)。本領(lǐng)域技術(shù)人員稱”滾轉(zhuǎn)”為繞X軸10的角旋轉(zhuǎn)，”俯仰”為繞Y軸12的角旋轉(zhuǎn)，”偏航”為繞Z軸14的角旋轉(zhuǎn)。雖然可使用激光干涉計系統(tǒng)以指示及補償阿貝誤差，該類系統(tǒng)昂貴且重，因為其典型為需要參考鏡，其長度為接近于組合級長度加上行進長度，即為行進距離的二倍。該鏡甚難(若非不可能)取得以供容納較大工件所需的較大級的長行進距離，諸如76-92cm(30-36時)的長度尺寸。此外，分裂軸系統(tǒng)的各級將需要至少二個干涉計及/或復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)以指示角度及位置，且干涉計的附加重量將增加各級的慣性負載，因而犧牲對于動量改變的頻率響應(yīng)時間。Trumper等人的美國專利號碼5,699,621案揭示使用小范圍位移換能器以指示滾轉(zhuǎn)、俯仰、及偏航角誤差。Trumper等人借助以電磁鐵控制軸承間隙而校正角誤差，電磁鐵需要使用高度順服磁性或空氣軸承系統(tǒng)。Trumper等人的系統(tǒng)的校正速度受限于線性級系統(tǒng)的頻寬，且因而具有類似于疊層級定位系統(tǒng)的質(zhì)量對(vs.)頻寬的限制。因此，非常需要一種較不昂貴及/或質(zhì)量較小且極為準確的阿貝誤差校正系統(tǒng)或方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個目的是提供一種方法或裝置，該種方法或裝置利用諸如電容性傳感器的非接觸式小位移傳感器以判定歸因于機械級的俯仰、偏航及滾轉(zhuǎn)所引起的阿貝誤差，其無法由諸如線性比例編碼器或激光干涉計的一軸上(on-axis)位置指示器所指出，該種方法或裝置并利用一機構(gòu)以補償此阿貝誤差。本發(fā)明的另一個目的為使用此傳感器以決定并校正歸因于由線性軸承變化或者關(guān)連于加速或溫度梯度的失真所引起的阿貝誤差。本發(fā)明提供一種具成本效益的方式以決定及補償線性級定位系統(tǒng)的阿貝誤差，此誤差為于該系統(tǒng)的有效位置的誤差，其未由諸如金屬或玻璃尺度編碼器或激光干涉計的位置指示器所指出，其歸因于線性級的俯仰、偏航及滾轉(zhuǎn)以及介于一級的有效位置與指出位置之間的造成實際距離所引起。為了降低成本，此系統(tǒng)系必須精密度X及Y位置參考標準而加以校準，以使該校正僅取決于檢出傳感器讀數(shù)的微小改變而與傳感器讀數(shù)的絕對準確度無關(guān)。雖然本發(fā)明較佳為使用于分裂軸定位系統(tǒng)，其可用于疊層級系統(tǒng)以降低其制造成本。雖然線性比例編碼器可用來指出標稱的軸上級位置以降低成本，尚可使用一激光干涉計以達成較高階層的準確度及/或解析度需求。本發(fā)明的其他目的與優(yōu)點可由以下的其較佳實施例詳細說明并且參考附圖而更為明顯。附圖簡要說明圖1是顯示包括三個相互垂直的平移動作軸(X、Y、及Z)以及三個相互垂直的旋轉(zhuǎn)動作軸(滾轉(zhuǎn)、俯仰、及偏航)的六軸。圖2A及2B是顯示本發(fā)明的多級激光光束定位系統(tǒng)的方塊圖。圖3是顯示適用于本發(fā)明的現(xiàn)有技藝的電流計驅(qū)動鏡定位器的片斷側(cè)視圖，圖4是顯示安裝在Y-軸級(工件級)的Y-級阿貝誤差傳感器相對于參考表面的較佳位置的平面圖。圖5是顯示安裝于圖4的Y-軸級上的傳感器的較佳位置的端視圖。圖6是顯示安裝在X-軸級(工具級)的X-級阿貝誤差傳感器相對于參考表面的較佳位置的側(cè)面視圖。圖7是顯示安裝在圖6的X-軸級上的傳感器的較佳位置的端視圖。圖8是顯示安裝在圖6的X-軸級上的傳感器的較佳位置的平面圖。圖9是顯示運用本發(fā)明的多頭激光加工系統(tǒng)的一斜視圖。圖10是包括使用于圖9的多頭激光機器系統(tǒng)中的多個快速級信號處理器的數(shù)字信號處理系統(tǒng)的簡化電氣方塊圖。圖11是使用于圖10的數(shù)字信號處理系統(tǒng)中的多個快速級信號處理器之一的簡化電氣方塊圖。較佳實施例的詳細描述圖2A及2B(圖2)顯示一多級工具定位器系統(tǒng)50，其具有本發(fā)明的定位指令執(zhí)行能力。定位器系統(tǒng)50以舉例說明，并參考一單頭、以激光為基礎(chǔ)的孔切割系統(tǒng)，其利用數(shù)字信號處理器(DSP)52以控制一快電流計定位器級54(掃描器或”快速級54”)、一慢X-軸平移級56(慢級”56”)、及一慢Y-軸平移級58(慢級”58”)，以導(dǎo)引激光光束60至諸如一蝕刻電路板的單一工件62j2的目標位置。參考圖1，在一較佳的分裂軸實施例中，X-軸平移級56是由軸承所支撐在軌道46并且概括沿著X-Z平面移動，Y-軸平移級58是由軸承所支撐在軌道48并且概括沿著X-Y平面移動。本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解的是，級56及58可交互適于平行平面移動，且為慣性分開或相依。于較佳實施例中，定位器系統(tǒng)50利用高硬度再循環(huán)或跨轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)，以支撐及導(dǎo)引級56及58的移動。一系統(tǒng)控制電腦63處理儲存于數(shù)據(jù)儲存子系統(tǒng)64的工具路徑數(shù)據(jù)庫。此數(shù)據(jù)庫包含理想的處理參數(shù)，以工件62中的激光光束60切割孔及/或輪廓。此數(shù)據(jù)庫利用工具路徑產(chǎn)生程序，如美國俄亥俄州的美甫特城的結(jié)構(gòu)動力學(xué)研究公司所提供的I-DEAS生產(chǎn)機器。系統(tǒng)控制電腦63傳送所儲存數(shù)據(jù)庫的分析部份至激光控制器68，以及傳送該數(shù)據(jù)庫的位置控制部份至Δ(delta)處理器70作為數(shù)據(jù)流。Δ處理器70解析數(shù)據(jù)流為x及y分量，針對Δ位置(“dp”)、Δ速度(“dv”)、及Δ時間(“dt”)，以供跨于工件62的激光光束60的各期望改變。如此，激光光束60的各移動均以dp、dV、及dt分量所限定，此分量再由位置輪廓器72所處理成為移動輪廓，其包括加速及/或恒速段位置信號。Δ處理器70較佳為產(chǎn)生dp、dv、及dt分量，根據(jù)較佳的BASIC語言信號處理程序，其揭示于授予Cutler等人的美國專利號碼5,751,585及5,847,960案，其讓渡給本申請案的受讓人。參考圖2，由Δ處理器70所產(chǎn)生的dp、dv、及dt分量進一步由位置輪廓器72所處理以成為移動輪廓定位信號，以供移動快速級54、及慢速級56及58，如由數(shù)據(jù)庫所指令。理想而言，定位器加速與移動力成正比，移動力與供應(yīng)至定位驅(qū)動器(諸如線性或旋轉(zhuǎn)伺服馬達或電流計線圈)的電流成正比。因此，定位輪廓器72所產(chǎn)生的定位信號為一系列“全頻譜”半正弦波輪廓的加速感應(yīng)及恒速感應(yīng)的定位步驟，其造成系統(tǒng)移動。全頻譜頻寬僅需約250Hz，此頻寬足夠以其最大頻率而驅(qū)動典型電流計驅(qū)動式的鏡定位器。全頻譜定位信號的瞬時值是由DSP52利用由Δ處理器70產(chǎn)生的dp、dV、及dt分量為變數(shù)用于DSP52執(zhí)行的正弦值產(chǎn)生程序，以每秒10,000點的速度產(chǎn)生。或者，可利用dp、dV、及dt分量，以定址及取用儲存于納入于DSP52中的正弦值查詢表中的相關(guān)正弦波形值。合成的全頻譜定位信號具有加速及位置分量，其由具有恒值信號傳播延遲的輪廓濾波器78所接收，且由一延遲元件79所接收，延遲元件79是在DSP52中補償輪廓濾波器78的恒值信號傳播延遲。例如，延遲元件79將位置輪廓器72所產(chǎn)生的激光觸發(fā)脈波延遲，以與快級54與慢級56及58的延遲移動同步。如下所述，輪廓濾波器78及延遲元件79亦合作以平均位置輪廓而平滑移動慢級56及58并限制其加速至+/-1g，及合作以限制快級54定位移動至+/-10mm。位置分量是由輪廓濾波器78所接收，以產(chǎn)生濾波后的位置指令數(shù)據(jù)以供驅(qū)動慢級56及58。輪廓濾波器78較佳為第四階低通濾波器。因為輪廓濾波器78產(chǎn)生濾波后的指令數(shù)據(jù)，其具有關(guān)于半正弦定位信號位置分量的恒定時間延遲，此延遲是由延遲元件79所補償。延遲元件79較佳為在DSP52內(nèi)實施，作為程序化延遲，以自位置輪廓器72傳送半正弦定位信號加速及位置分量至快級54信號處理元件，其第二者為加法器80及82。因此，被導(dǎo)向快級54的半正弦信號與被導(dǎo)向慢級56及58的濾波后位置指令在時間上同步化。自位置輪廓器72的加速分量亦由輪廓濾波器78所濾波，以提供濾波后的加速指令至加法器80及一前饋處理器94。加法器80作為一高通濾波器，其自全頻譜定位信號的加速分量減除濾波后的加速分量以形成電流計加速前饋信號，此信號傳送至前饋處理器86。同理，自濾波器78的濾波后的位置指令以及半正弦定位信號的延遲位置分量被分別傳輸至加法器90及82，以供分別處理及分布至慢級56及58、及快級54。電流計濾波器97及伺服濾波器98為傳統(tǒng)回路補償濾波器，其功能為保持快級54及慢級56與58穩(wěn)定。輪廓濾波器78是以串聯(lián)二或多個具有臨界阻尼比值的二階濾波器而實施。如串級的濾波器數(shù)超過二，其截止頻率增加為濾波器數(shù)的平方根(即二個濾波器的截止頻率為單一濾波器的1.414倍)。較佳而言，串級的二個濾波器能提供良好的平滑并且保持整體濾波器的實施簡單。以輪廓濾波器78而言，較佳每秒38弧度的截止頻率(約6Hz)與10KHz速率比較為極低的頻率，DSP52以10KHz速率更新慢級56及58的定位數(shù)據(jù)。若輪廓濾波器78以10KHz操作慢級更新頻率，離散的濾波器系數(shù)則容易有舍入誤差，因為離散的濾波器之極移動并接近至單元圓。輪廓濾波器78亦自位置輪廓器72接收加速指令并產(chǎn)生濾波后的加速指令，其被傳輸至伺服前饋處理器94及加法器80。理想移動輪廓指令較佳以10KHz更新速率計算，慢級加速及實際(未指令)位置于加法器80及82自其減去，以產(chǎn)生快級加速及位置指令信號?？旒壖铀僦噶钚盘柦?jīng)加法器80及前饋處理器86所處理，而快級位置指令信號則由加法器82及電流計濾波器97所處理。處理后的快級信號在加法器84中組合，再傳輸至電流計驅(qū)動器88。同理，慢級濾波后的加速指令經(jīng)前饋處理器94所處理，慢級濾波后的位置指令是由加法器90及伺服濾波器98所處理再傳輸至線性伺服馬達驅(qū)動器96。電流計驅(qū)動器88提供偏轉(zhuǎn)控制電流至在快級54中的一對鏡偏轉(zhuǎn)電流計，伺服馬達驅(qū)動器96提供控制電流至線性伺服馬達以控制慢級56及58的定位。圖3顯示適用于快級54的現(xiàn)有技藝電流計驅(qū)動鏡定位器100。電流計驅(qū)動器88(圖2)提供在導(dǎo)體102上的旋轉(zhuǎn)控制電流至X軸及Y軸的高速響應(yīng)DC馬達104及106，其旋轉(zhuǎn)軸承108中的軸107，以選擇性旋轉(zhuǎn)一對鏡110及112，其將激光光束60經(jīng)一透鏡114偏轉(zhuǎn)至工件62上的預(yù)定目標位置。或者，諸如壓電元件、一音圈致動器、或其他有限角度高速定位器裝置的一非軸承移動定位器可用以取代定位器系統(tǒng)50中的電流計驅(qū)動鏡定位器100。參考圖2，一替代的準確旋轉(zhuǎn)或線性定位器機構(gòu)可用以取代線性伺服馬達以驅(qū)動慢級56及58。但在定位器系統(tǒng)50中，線性馬達因其較佳響應(yīng)于慢級位置指令而為較佳。二信號與慢及快級位置指令結(jié)合，以降低介于指令位置與工件62上的激光光束60實際位置之間的誤差。于加法器82的延遲后的快級位置指令以及于加法器90的濾波后的慢級位置指令代表所需的使各級54、56、及58適當定位的理想信號值。然而，諸如重力、摩擦、質(zhì)量、以及由位置輪廓器72所產(chǎn)生的全頻譜定位信號的不準確度的實際因素未被考慮于未修正位置指令中。該實際因素是由位置傳感器120及122檢出各級，54、56、及58的實際位置而加以考慮，以提供預(yù)測位置反饋數(shù)據(jù)至DSP52中的加法器82及90。注意，快級定位路徑中的加法器82自二位置傳感器120及122接收位置反饋數(shù)據(jù)。位置傳感器120及122為現(xiàn)有的形式，其利用旋轉(zhuǎn)電容器板、線性及旋轉(zhuǎn)編碼器標準、或干涉計移動檢測器、及與模擬至數(shù)字及/或數(shù)字至模擬轉(zhuǎn)換技術(shù)。當激光光束60跨于工件62移動時，感測的光束位置持續(xù)與指令的光束位置比較，位置的差異代表實際因素已造成位置誤差。特別是，快級54及慢級56與58的感測位置數(shù)據(jù)是由位置傳感器120及122產(chǎn)生，并自加法器84的指令位置減除以產(chǎn)生位置差異數(shù)據(jù)，其在加法器84中與來自前饋處理器86的加速數(shù)據(jù)結(jié)合。同理，慢級56及58的感測位置數(shù)據(jù)是由位置傳感器122產(chǎn)生，并在加法器90自指令位置減除以產(chǎn)生位置差異數(shù)據(jù)，其在加法器92與自前饋處理器94的加速數(shù)據(jù)結(jié)合。協(xié)調(diào)的定位在激光光束孔切割應(yīng)用上最為有利，其需要在目標位置間沿著工具路徑與每一目標位置暫停的結(jié)合而發(fā)射激光以切割一孔，但并不僅限于此一應(yīng)用。其他特性及傳統(tǒng)激光鉆磨系統(tǒng)的較佳處理參數(shù)參見揭示于授予Owen等人的美國專利號碼5,841,099案。圖4及5分別為平面及端視圖，顯示安裝在Y-軸平移級58的Y-級阿貝傳感器124，相對于本發(fā)明一特性的俯仰參考表面126的較佳位置。圖6-8為側(cè)視、平面及端視圖，顯示安裝在X-軸平移級56上的X-級阿貝傳感器128、130、131、及132，相對于本發(fā)明一特性的偏航參考表面136的較佳位置。參考圖2B及4-8，阿貝傳感器124、128、130、131及132較佳為非接觸式、小及質(zhì)輕的位移傳感器。最佳的傳感器自已知參考平面的距離為函數(shù)而測量電容。在較佳實施例中，阿貝傳感器具有-50μm+/-25μm的間隙范圍(傳感器與參考表面間的距離)以及小于50nm(最好小于或等于10nm)的解析度。本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解，包括較寬或較窄間隙及較佳解析度的諸多其他不同范圍均可能在技術(shù)更符合成本效益時實現(xiàn)。非接觸式傳感器為較佳，因為其能消除可導(dǎo)致不準確的磨損。較佳的阿貝傳感器包括形號PX405H系列的探針，可購自美國明尼蘇達州圣保羅市的LionPrecision公司。其他適當?shù)碾娙萏结樆騻鞲衅骺少徸缘聡鳲rtenburg的ADETechnologiesofWestwood，MassandMicro-Epsilon公司。參考表面126、134、及136可在軸承軌道46及48的適當側(cè)形成，如圖2B所示，或配置在平移級56及58附近但與其分開，如圖4-8所示。(于圖4-8，Y-級軸承138及X-級軸承140取代軌道46及48)。參考表面較佳與各級的基座長度相等，或至少與沿軌道46及48的移動范圍等長度。參考平面較佳為穩(wěn)定但不必為十分直，因為傳感器對表面的全長而校準，以使該校正僅取決于傳感器讀數(shù)的感測微小變化而與傳感器讀數(shù)或級位置的絕對準確度無關(guān)。雖然各級56及58可適以于平行平面中的移動，且慣性分離或相依，以下說明為方便計僅以舉例提出分裂軸定位系統(tǒng)70的X及Y軸位置誤差，實際上平坦(在X及Y尺寸上較Z尺寸大100-10,000倍)的工件62載負于Y級58，工具(激光76)則由X-級56所導(dǎo)引。參考圖2A、2B、4及5，Y級58的標稱軸上位置由傳感器122a所示，其較佳為玻璃或金屬尺度編碼器或激光干涉計，視所期望的定位準確度規(guī)格而定。在分裂軸構(gòu)型時，Y-級偏航典型產(chǎn)生最顯著的X及Y阿貝誤差。偏航誤差較佳由一對Y-級阿貝傳感器124a及124b表示(即概括為傳感器124)，其較佳為安裝在盡可能遠離Y軸12且盡可能接近Y級58側(cè)的頂部，或?qū)嶋H上其可支撐于一夾盤。參考表面126較佳為統(tǒng)合至軌道46或Y級總成的基座，以可導(dǎo)致盡可能穩(wěn)定的級偏航的指示并為包括軸承重復(fù)性、溫度及級加速的其他效應(yīng)的函數(shù)。指示自傳感器124檢出的偏航引起的阿貝誤差的參考表面的距離的X分量的電容較佳由Y-級偏航探針驅(qū)動器145所轉(zhuǎn)換為DC(直流)電壓，適于處理成為阿貝誤差校正信號。此信號在路由至加法器82及并入掃描器位置指令之前，可導(dǎo)向至分別的X-阿貝及Y-阿貝誤差加法器142及144。參考圖2A、2B及圖6-8，X-級56的俯仰、偏航及滾轉(zhuǎn)亦可造成明顯的X及Y位置誤差。如圖所示，較佳的分裂軸構(gòu)型具有X-級56于邊緣，故由級56及58所限定的平面為橫向，級56及58彼此為慣性分離。在較佳實施例中，X-級56的方向為垂直，Y-級58的方向為水平。因此，俯仰、偏航及滾轉(zhuǎn)是由與X-級56移動的實際平面有關(guān)而限定，而非與典型的水平方向有關(guān)。X級56的標稱軸上位置是由傳感器122b所指出，該傳感器較佳為玻璃或金屬尺度編碼器或為激光干涉計，視所期望的定位準確度規(guī)格而定。X-級阿貝傳感器128、130、131及132可均與Y-級傳感器124為相同型或不同型號。傳感器128a及128b(概括為傳感器128)較佳安裝在盡可能遠離X軸10。同理，傳感器131及132較佳安裝在盡可能遠離X軸10之處。傳感器132較佳安裝在沿著Z軸14而與傳感器131同一平面且盡可能遠離傳感器131。因為X級56較佳為動力裝在三軸承140上，如圖6-8所示，由X-級阿貝傳感器128、130、131、及132所測出的自參考表面134及136的距離改變是由關(guān)連于X級56的平面移動所引起，而非X級56的失真所引起。X-級阿貝傳感器130及131自X-級偏航參考平面134a檢出距離，并指出在X級56平面的偏航角的改變。X-級傳感器131及132分別檢出自X-級滾轉(zhuǎn)參考平面134a及134b的距離，并指出X-級56平面的滾轉(zhuǎn)角中的改變。X-級阿貝傳感器128自俯仰參考表面136檢出距離，并指出X級56的俯仰角中的改變。代表距離自歸因于偏航由傳感器130及131檢出，阿貝誤差的參考表面134a的X及Y分量的電容較佳由X-級偏航探針驅(qū)動器146所轉(zhuǎn)換為DC電壓，以適于處理阿貝誤差校正信號。同理，代表距離自歸因于滾轉(zhuǎn)由傳感器131及132檢出的阿貝誤差的參考平面134a及134b的X及Y分量的電容較佳由X-級滾轉(zhuǎn)探針驅(qū)動器147所轉(zhuǎn)換為DC電壓，以處理誤差校正信號。同理，代表距離自由歸因于俯仰由傳感器128檢出的阿貝誤差的參考表面136的X及Y分量的電容較佳由X-級俯仰探針驅(qū)動器148變?yōu)镈C電壓，以處理誤差校正信號。本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，傳感器131反饋偏航探針驅(qū)動器145及滾轉(zhuǎn)探針驅(qū)動器146。適當?shù)奶结橋?qū)動器為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，但較佳為由LionPrecision公司所制的Compact探針驅(qū)動器。此偏航、滾轉(zhuǎn)及俯仰阿貝誤差校正信號可在路由至加法器82及并入掃描位置指令之前，導(dǎo)入分別的X-阿貝及Y-阿貝加法器142及144。與此阿貝誤差對應(yīng)的X及Y位置分量在定位器系統(tǒng)50移動時為即時計算，并處理工件62，并加至或累加在掃描器位置指令中，以補償阿貝位置誤差。此角變化與光學(xué)幾何結(jié)構(gòu)(包括相對于級的光束路徑位置以及工作自級的距離)結(jié)合，以指示工作上有效光束位置的改變(誤差)。將阿貝誤差校正加入加法器82的掃描器位置，可獲得快速響應(yīng)，因快速級54的頻寬較線性級56及58的頻寬高許多。然而，自傳感器系統(tǒng)所得的阿貝誤差校正可在加法器90直接加至線性級位置伺服回路。此一實施在快速級54由固定光束定位器取代時最適合。典型而言，固定光束定位器可提供較快速級54更為精密的光束定位，并可應(yīng)用于需要較高準確度的應(yīng)用中，諸如分離微米及亞微米大小的鏈路。本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解，X軸級56可適以使快速級54可與固定光束定位器交換使用，或X軸級56可同時支援快速級54及固定光束定位器。后者情況下，阿貝誤差校正在每當使用快速級54時可鏡至加法器82，而每當使用固定光束定位器時續(xù)至加法器90。圖9顯示本發(fā)明一實施例的多頭(multi-head)定位器150，其中多個工件152A、152B、152C、…、152N被同時處理(下文中，多個元件是集合而無字尾被稱為工件，如工件”152”)。多頭定位器150利用一慢級56及58，其構(gòu)造可使工件52緊固及載負于Y-軸慢級58上，多個快級154A、154B、154C、…、154N則載負于X-軸慢級56上。誠然，慢級56及58的角色可能反過，或者二個或以上的快級154可由一或多個X軸慢級56所載負，而Y軸58載負單一工件62。隨著在慢級56上所載負的快級154的數(shù)目增加時，其累積的質(zhì)量使其無法加速。因此，慢級56上所載負的快級154的數(shù)量N較佳限定為4，但N可隨定位器形式及應(yīng)用而改變。各工件152具有關(guān)連于其的一或多個處理工具156A、156B、156C、…、156N，其將處理能量通過相關(guān)的鏡158A、158B、158C、…、158N而導(dǎo)向相關(guān)的快級154A、154B、154C，…、154N?？旒?54偏轉(zhuǎn)處理能量至位于相關(guān)工件152的諸如20×20mm實質(zhì)方形處理場162A、162B、162C、…、162N的目標位置。視頻攝影機160A、160B、160C、…、160N配置在慢級56，以拍攝相關(guān)的處理場162，檢出對齊、偏移、旋轉(zhuǎn)、及工件152的尺寸變動，并對準及聚焦激光156。在一較佳實施例中，相同處理模式是由各激光156及慢級154加以重復(fù)在工件152上。但有些應(yīng)用中，需要變化的處理模式以配合工件形狀、比例因數(shù)、旋轉(zhuǎn)、偏移及失真的改變。或者，亦可用一或多激光156同時處理于同一工件152的不同但較佳為標稱相同或重復(fù)(單Y級的從屬)圖案。亦必須校正因安裝在慢級58上的工件152的安裝位置變動引起的快級非線性及安裝的不符。與前述的多主軸鉆研機器不同，多頭定位器150可由使用可程序的校正因數(shù)在驅(qū)動每一快級154時而補償上述圖10及11的變化。同理，阿貝誤差，其代表指令的工具位置與檢出的目標位置間的不匹配的程度，可由與圖2A、2B及圖4-8所述方式而予以補償。圖10顯示多速率定位器DSP52(圖2)如何適應(yīng)以協(xié)調(diào)多個快級154及慢級56及58的定位以合成一多頭DSP170。與DSP52相同方式，DSP170自系統(tǒng)控制電腦63接收dV、dp、及dt分量，其被位置輪廓器72進一步處理成為半正弦輪廓定位信號。DSP170亦包括相同信號處埋元件，如DSP52，即輪廓濾波器78、延遲元件79、前饋處理器94、伺服驅(qū)動器96、慢級56及位置傳感器122。因圖10已簡化，僅X-軸慢級56處理元件顯示出。本領(lǐng)域技術(shù)人員當了解，Y-軸元件亦在內(nèi)。僅需單一系統(tǒng)控制電腦63，以驅(qū)動慢級56及58及N個快級154。多個快級信號處理器172A、172B、172C、…、172N各者均自系統(tǒng)控制電腦63接收快級校正數(shù)據(jù)。因此快級位置指令及目前慢級位置數(shù)據(jù)，由每一快級信號處理器172接收，以使每一快級154被導(dǎo)至一共同組目標位置，其可進一步被獨特誤差校正數(shù)據(jù)定位。如僅用一X-軸慢級56以載負多個快級154，及單一Y-軸級58用以載負一或多工件152，則圖2A、2B、及圖4-8所述的阿貝誤差檢測系統(tǒng)可利用而無需修正，而阿貝誤差校正數(shù)據(jù)190可反饋至圖10的加法器80或圖11的快級校正處理器180。圖11顯示快級信號處理器172的一代表，其自DSP170接收快及慢級定位數(shù)據(jù)，及自系統(tǒng)控制電腦63接收校正數(shù)據(jù)。校正數(shù)據(jù)包括慢級及工件相關(guān)的校正數(shù)據(jù)，其被傳輸至一幾何校正處理器180，校正數(shù)據(jù)并包括快級線性與比例因數(shù)校正數(shù)據(jù)，其被傳輸至快級校正處理器182。本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，如快級154裝在分別的X軸級56上，其較佳有同步的移動，但亦可不同步，各X軸級56可由其本身的處理器170或子處理器所指令。此外，各級56將較佳為裝備其本身的位置傳感器122及五個級阿貝傳感器，以補償與各級相關(guān)的阿貝誤差。校正數(shù)據(jù)可為以方程式或查詢表為基礎(chǔ)。然而，由幾何校正處理器180及快級校正處理器所使用的校正數(shù)據(jù)較佳為以方程式為基礎(chǔ)，如授予Pailthorp等人的美國專利號碼4,941,082案所揭示者(“082專利”)，其讓渡給本發(fā)明的受讓人，并以參考方式并入此間?？旒壘€性及比例因數(shù)誤差為相當恒定，并與快級154的各別特性有關(guān)。因此快級校正處理器182需要相當小及較不常的校正數(shù)據(jù)改變。產(chǎn)生此校正數(shù)據(jù)必須導(dǎo)引每一快級154至于相關(guān)校正目標上的至少13個校正點，如‘082專利’所述。一反射能量檢測器用以檢出導(dǎo)引的及實際目標點位置間之差，及提供差異數(shù)據(jù)至系統(tǒng)控制電腦63以作處理。最后的校正數(shù)據(jù)傳輸至并儲存于每一快級校正處理器。182。此外，任何介于由相關(guān)視頻攝影機160檢出的導(dǎo)引及實際目標點間的誤差均被校正及補償。慢級線性及比例因數(shù)誤差亦相當恒定，因而不需時常的校正數(shù)據(jù)改變換言之，工件相關(guān)的誤差為可變，視工件的定位、偏移、旋轉(zhuǎn)及工件152中的尺寸變化而定。因此，每當工件152改變時，幾何校正處理器180需要相當大的校正數(shù)據(jù)政變。產(chǎn)生此一校正數(shù)據(jù)，必須導(dǎo)引慢級56及58至(至少二)較佳為四個預(yù)定校正目標于每一相關(guān)工件152上?；蛘?，一實施例中的視覺系統(tǒng)經(jīng)由一快定位器工作，慢級56、58及快級154均導(dǎo)向校準目標。舉例而言，此校準目標可為ECB的角、工具孔或光蝕刻目標。每一視頻攝影機160檢出導(dǎo)引及實際校正目標位置，及提供差異數(shù)據(jù)至系統(tǒng)控制電腦63以供處理。每一工件152的合成校正數(shù)據(jù)傳輸至并儲存于相關(guān)的幾何處校正理器180。對于各快級信號處理器172而言，Y-軸的校正定位資料自校正處理器180及182而傳輸至前饋處理器86、電流計驅(qū)動器88、及快級154。位置反饋數(shù)據(jù)是由位置傳感器120(圖2A)產(chǎn)生，并在加法器184及84組合以供校正。本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，相同的處理亦可適于X軸快定位。將校正數(shù)據(jù)加于快級154，各個快級較佳限定于20×20mm的最大線性定位范圍內(nèi)的18×18mm定位范圍。定位范圍的其余2mm用于上述的校正。以上說明各個快及慢定位器級的單軸移動的信號處理。本領(lǐng)域技術(shù)人員，了解如何重復(fù)信號處理以協(xié)調(diào)二軸、二級、及單或多個快定位器的動作。利用定位器系統(tǒng)50及包括阿貝誤差校正者的典型工具應(yīng)用為激光切割多層ECB或其他工件62的孔(諸如盲通路孔)。多層ECB典型由排版、堆疊一起、層合、及壓縮多個0.05-0.08mm厚的電路板層而制造。各層含有一不同內(nèi)聯(lián)墊及導(dǎo)體圖案，其在壓縮后即構(gòu)成一復(fù)合電氣組件安裝及內(nèi)聯(lián)總成。ECB的組件及導(dǎo)體密度趨勢隨集成電路的趨勢而一起增加。因此，于ECB的孔的定位準確性及尺寸容許度亦比例增加。不幸的是，壓縮步驟造成膨脹及尺寸改變，因而導(dǎo)致ECB的比例因數(shù)及正交性變化。此外，當多個ECB(工件152)連接至慢級58，夾緊變化將造成方位上的旋轉(zhuǎn)以及ECB中的偏移誤差。甚者，ECB厚度變化亦使具有預(yù)定準確深度的機械鉆孔更為困難。定位器系統(tǒng)50或150可解決上述問題。2至4個校準目標可在預(yù)定位置蝕刻，較佳為在每一ECB的角上。視頻攝影機160檢出指令及實際校正目標間的差異，并提供此差異數(shù)據(jù)至系統(tǒng)控制電腦63以供處理。合成的校正數(shù)據(jù)傳輸至并儲存于幾何校正處理器180中。二個校準目標提供足夠的差異數(shù)據(jù)至系統(tǒng)控制電腦63，以校ECB中的旋轉(zhuǎn)與偏移變化。三個校正目標提供足夠的數(shù)據(jù)至系統(tǒng)控制電腦63，以校ECB中的旋轉(zhuǎn)、偏移、比例因數(shù)、及正交性變化。增加一第四個目標，可進一步使各ECB校正其梯形失真。ECB厚度變化易于由場的+/-0.13mm(+/-0.005時)激光深度所容納。處理盲通路孔對任何孔處理工具的一困難挑戰(zhàn)，由于涉及嚴格的深度、直徑及定位容差。此是因為盲通路孔透過第一導(dǎo)體層(例如銅、鋁、金、鎳、銀、鈀、錫、與鉛)所處理，透過一或多個介電層(例如聚亞硫氨(polyimide)、FR-4樹脂、苯環(huán)丁酮(benzocy～10butene)、失盾蘋果酸二硫亞氨(bismaleimidetriazine)、三秦酸氰脂基樹脂(cyanateester-basedresin)、陶瓷(ceramic))，及高至但不經(jīng)第二導(dǎo)體層。最后的孔是以導(dǎo)電材料電鍍，以電氣連接第一及第二導(dǎo)電層。盲通路處理窗詳見授予Owen等人的美國專利號碼5,841,099案。再參考圖9，多頭處理器150構(gòu)造為ECB盲通路切割裝置，其中，N等于偶數(shù)如2、4、6，較佳為4。激光156A及156C為UV激光(波長小于約400nm，較佳為355或266nm)，激光156B與156N為IR激光(波長于約1,000nm-10,000nm的范圍，較佳為約9,000nm)。因UV及IR激光具有不同波長，鏡158與光學(xué)裝置154構(gòu)造為相容于各不相關(guān)的激光波長。UV激光156A及156C能夠切割第一導(dǎo)體層，及同一方式切割介電層。激光功率位準及脈波重復(fù)率須慎重控制，以防止對于第二導(dǎo)體層的不可接受的損壞。因此導(dǎo)致一窄的“處理窗(window)”。因此，UV激光156A及156C較佳用以切割穿過第一導(dǎo)體層、及一部份介電層，此程序有一寬處理窗。一旦第一導(dǎo)體層已由UV激光156所除去，IR激光156B及156N(其具有下寬處理窗以供切割其余介電層，而不致切穿或損壞第二導(dǎo)體層)使用以切割介電層的最后部份。因此，ECB盲通路切割裝置利用UV激光156A及156C以切割工件152A及512C的第一導(dǎo)體層，且利用IR激光156A及156N以切割工件152B及152N上的介電層。UV激光156A及156C切割導(dǎo)體層所需時間較IR激光152B及152N切割介電層的時間為長。因此，處理輸出需較長處理時間。因為目標位置對于多工具定位器150上的所有工具而言均屬實質(zhì)相同，不同處理時間通過對于UV及工R激光提供適當不同激光功率階層及脈波重復(fù)率所考慮。某些應(yīng)用需要切割約200微米或較少的相當大的孔徑。因為UV激光154A及154C具有的光束直徑僅為20微米，多工具定位器150必須使UV光束跟隨一螺旋或圓形路徑，以切割導(dǎo)體層上的孔，因此，切割此相當大的孔需要一比例上較長的時間。然而，IR激光154B及154N具有的光束直徑為400微米，為UV激光光束直徑的20倍。因此，當切割此相當大直徑的孔通過介電層時，IR激光光束的至少某一部份必須涵蓋全孔，而UV激光光束隨著螺旋或圓路徑以切割一孔于導(dǎo)體層。此情況下，IR激光光束將在目標區(qū)一較長時間，不同的有效處理時間借助適當提供對于UV與IR激光的不同激光功率階層及脈波重復(fù)率所說明。若有適當?shù)募す夤β士捎?，通過使用適當?shù)墓β史至蜒b置，單一激光可在多個工件中所共用。亦思及的是，可交換波長的激光可運用于本發(fā)明中。本發(fā)明提供一種改進組合的定位準確性、定位速度、最小化或消除的停工時間、非面板化工具路徑數(shù)據(jù)庫、以及最小化的快級移動范圍，其可大幅改進處理輸出并且降低由尺寸與方向變化所引起的退件。本領(lǐng)域技術(shù)人員可了解，本發(fā)明的部份可由不同于上述的激光光束微機器實施方式所實施。例如，如單或多頭構(gòu)造的種種不同的工具均可由快定位器級所移動，諸如微尺寸鉆具、打孔機、激光、激光光束、輻射光束、粒子束、光束產(chǎn)生裝置、顯微鏡、透鏡、光學(xué)儀器、及攝影機等。此外，許多不同定位裝置可是以不同的組合使用，如取自電流計、音圈、壓電換能器、步進馬達、及導(dǎo)桿定位器等。DSP不需完全為數(shù)字，舉例而言，可包括模擬與數(shù)字次電路的任何適當組合。誠然，本文所說明的定位信號輪廓、頻譜頻寬及波幅、及濾波器特性均可予以修改，以符合其他定位應(yīng)用的需求。對本領(lǐng)域技術(shù)人員甚為明顯的是，本發(fā)明的上述實施例可作出諸多其他修改而不致有背離本發(fā)明的原則。是以，本發(fā)明的范疇應(yīng)僅由權(quán)利要求書所決定。權(quán)利要求1.一種定位系統(tǒng)，用以響應(yīng)于定位指令而將工具定位相對于工件上的目標位置，包含一慢定位器，以使工具與工件之間作大范圍的相對移動，該慢定位器包括能夠概括沿著一軸移動的平移級；一快定位器，以使工具與工件之間作小范圍的相對移動一定位信號處理器，以自定位指令而得出慢及快移動控制信號一慢定位器驅(qū)動器，以控制平移級的大范圍相對移動，以響應(yīng)于慢移動控制信號；一快定位器驅(qū)動器，以控制快定位器的小范圍相對移動，以響應(yīng)于快移動控制信號；一對空間相隔的位移傳感器，其與快定位器驅(qū)動器相連通并耦接以與該平移級沿著軸移動及一參考表面，位于該平移級附近并與軸平行，該平移級能夠沿著參考表面移動，且該位移傳感器能夠取得關(guān)于其自參考表面的相對距離的信息，并將該信息傳輸至快定位器驅(qū)動器，以校正關(guān)連于該平移級的離軸或旋轉(zhuǎn)運動的阿貝誤差。2.如權(quán)利要求書1所述的定位系統(tǒng)，其中該旋轉(zhuǎn)運動為偏航。3.如權(quán)利要求書1所述的定位系統(tǒng)，其中該平移級支撐一工件的第一平移級；該慢定位器還包含一第二平移級，其能夠沿著與第一軸成實質(zhì)垂直的第二軸移動；且該快定位器安裝在第二平移級上。4.如權(quán)利要求書3所述的定位系統(tǒng)，其中該第一及第二平移級載負各自相互獨有的第一及第二慣性質(zhì)量。5.如權(quán)利要求書3所述的定位系統(tǒng)，其中該第一定位器為第一快定位器，且其中該第二平移級支撐第二快定位器。6.如權(quán)利要求書3所述的定位系統(tǒng)，其中該多個工件安裝在第一平移級上。7.如權(quán)利要求書3所述的定位系統(tǒng)，其中該第二平移級包含第二對空間相隔的位移傳感器，其與快定位器驅(qū)動器相連通并耦接以與第二平移級沿著第二軸移動，其中一第二參考表面位于第二平移級附近并與第二軸平行，第二平移級能夠沿著第二參考表面移動，且該第二位移傳感器能夠取得關(guān)于其自第二參考表面的相對距離的第二信息，并將第二信息傳輸至快定位器驅(qū)動器，以校正關(guān)連于第二平移級的第二離軸或旋轉(zhuǎn)運動的第二阿貝誤轉(zhuǎn)運動俯仰或偏航。8.如權(quán)利要求書7所述的定位系統(tǒng)，其中該第二旋轉(zhuǎn)運動為俯仰或偏航。9.如權(quán)利要求書7所述的定位系統(tǒng)，其中該第二平移級包含第三對空間相隔的位移傳感器，其與快定位器驅(qū)動器相連通并耦接以與第二平移級沿著第二軸移動，其中一第三參考平面系位于第二平移級附近并與第二軸平行，第二平移級能夠沿著第三參考平面移動，且該第三位移傳感器能夠取得關(guān)于其自第三參考平面的相對距離的第三信息，并將第三信息傳輸至快定位器驅(qū)動器，以校正關(guān)連于第二平移級的第三離軸或旋轉(zhuǎn)運動的第三阿貝誤差10.如權(quán)利要求書9所述的定位系統(tǒng)，其中該第三旋轉(zhuǎn)運動為俯仰或偏航。11.如權(quán)利要求書9所述的定位系統(tǒng)，其中該第二平移級包含一第四個位移傳感器，其與快定位器驅(qū)動器相連通并耦接以與第二平移級在包括第二軸的平面移動，其中一第四參考表面位于第二平移級附近并與第二軸平行，且于概括包括第二參考表面的一第二平面中，第二平移級能夠沿著第四參考表面移動，且該第四位移傳感器與該第二位移傳感器之一合作以能夠取得關(guān)于其自各別的第四或第二參考平面的相對距離的第四信息，并將第四信息傳輸至快定位器驅(qū)動器，以校正關(guān)連于第二平移級的第四離軸或旋轉(zhuǎn)運動的第四阿貝誤差。12.如權(quán)利要求書9所述的定位系統(tǒng)，其中該第四旋轉(zhuǎn)運動為滾轉(zhuǎn)。13.如權(quán)利要求書1所述的定位系統(tǒng)，其中該位移傳感器包含電容性傳感器。14.如權(quán)利要求書3所述的定位系統(tǒng)，其中該位移傳感器能夠辨識小至10nm的相對距離。15.如權(quán)利要求書1所述的定位系統(tǒng)，其中該位移傳感器能夠測量大至50um的相對距離。16.如權(quán)利要求書3所述的定位系統(tǒng)，其中該工具為激光光束。17，一種定位系統(tǒng)，用以響應(yīng)于定位指令而將激光光束定位相對于工件上的目標位置，包含第一定位器，使激光光束與工件之間作大范圍的相對移動，該第一定位器包括第一平移級，其能夠支撐工件于平面并概括沿著第一軸移動；一固定光學(xué)頭，包括固定光學(xué)路徑，其導(dǎo)引向工件的平面并與其成橫向；第二定位器，使在激光光束與工件之間作大范圍的相對移動，該第二定位器包括第二平移級，其能夠支撐該固定光學(xué)頭并概括沿著與第一軸為橫向的第二軸移動；一定位信號處理器，以自定位指令而得出移動控制信號；第一及第二定位驅(qū)動器，控制各別的第一及第二平移級的大范圍相對運動，以響應(yīng)于移動控制信號；一對空間相隔的第一位移傳感器，其與定位器驅(qū)動器相連通并耦接以與第一平移級沿第一軸移動；及第一參考平面，位于第一平移級附近與第一軸平行，該第一平移級能夠沿著第一參考平面移動，且該第一位移傳感器能夠取得關(guān)于其自第一參考面的相對距離的信息，并將該信息傳輸至定位器驅(qū)動器，以校正關(guān)連于第一平移級的離軸或旋轉(zhuǎn)運動的阿貝誤差。18.如權(quán)利要求書17所述的定位系統(tǒng)，其中該旋轉(zhuǎn)運動為偏航。19.如權(quán)利要求書17所述的定位系統(tǒng)，其中該平移級系第一平移級，其支撐工件；慢定位器還包含第二平移級，其能夠沿著第二軸移動，該軸實質(zhì)為與第一軸垂直；快定位器安裝在第二平移級上。20.如權(quán)利要求書19所述的定位系統(tǒng)，其中第一及第二平移級載負各別相互獨有的第一及第二慣性質(zhì)量。21.如權(quán)利要求書19所述的定位系統(tǒng)，其中該快定位器為第一定位器，且其中該第二平移級支撐第二快定位器。22.如權(quán)利要求書19所述的定位系統(tǒng)，其中多個工件安裝在第一平移級上。23.如權(quán)利要求書19所述的定位系統(tǒng)，其中該第二平移級包含第二對空間相隔的位移傳感器，其與快定位器驅(qū)動器相連通并耦接以與第二平移級沿著第二軸移動，其中一第二參考表面位于第二平移級附近并與第二軸平行，該第二平移級能夠沿著第二參考表面移動，該第二位移傳感器能夠取得關(guān)于其自第二參考表面的相對距離的第二信息，并將第二信息傳輸至快定位器驅(qū)動器，以校正關(guān)連于第二平移級的第二離軸或旋轉(zhuǎn)運動的第二阿貝誤差。24.如權(quán)利要求書23所述的定位系統(tǒng)，其中該第二旋轉(zhuǎn)運動為俯仰或偏航。25.如權(quán)利要求書23所述的定位系統(tǒng)，其中該第二平移級包含第三對空間相隔的位移傳感器，其耦接以與第二平移級沿著第二軸移動并與快定位器驅(qū)動器相連通，且其中一第三參考表面位于第二平移級附近并與第二軸平行且與第二參考表面成橫向，該第二平移級能夠沿著第三參考表面移動，該第三位移傳感器能夠取得關(guān)于其自第三參考表面的相對距離的第三信息，并傳輸?shù)谌畔⒅量於ㄎ黄黩?qū)動器，以校正關(guān)連于第二平移級的第三離軸運動的第三阿貝誤差。26.如權(quán)利要求書25所述的定位系統(tǒng)，其中該第三旋轉(zhuǎn)運動為俯仰或偏航。27.如權(quán)利要求書25所述的定位系統(tǒng)，其中該第二平移級包含一第四位移傳感器，其耦接以與第二平移級于包括第二軸的平面移動并與快定位器相連通，且其中該第四參考表面位于第二平移級附近并與第二軸平行，且于包括第二參考表面的第二平面中，該第二平移級能夠沿著第四參考表面移動，該第四位移傳感器與該第二位移傳感器之一合作，以取得關(guān)于其自各別的第四及第二參考表面的相對距離的第四信息，并將第四信息傳輸至快定位器驅(qū)動器，以校正關(guān)連于第二平移級的第四離軸運動的第四阿貝誤差。28.如權(quán)利要求書27所述的定位系統(tǒng)，其中該第四旋轉(zhuǎn)運動為滾轉(zhuǎn)。29.如權(quán)利要求書17所述的定位系統(tǒng)，其中該位移傳感器包含電容性傳感器。30.如權(quán)利要求書17所述的定位系統(tǒng)，其中該位移感損器可辨識小至10nm的相對距離。31.如權(quán)利要求書17所述的定位系統(tǒng)，其中該位移傳感器可測量大至50um的相對距離。32.一種用以定位激光輸出相對于工件目標位置的方法，包含由一定位信號處理器提供慢及快移動控制信號；以慢定位器驅(qū)動器控制一平移級的大范圍相對移動，概括沿著一軸且沿著位于平移級附近并與該軸平行的一參考表面，以響應(yīng)于慢移動控制信號；以快定位器驅(qū)動器控制快定位器的小范圍相對移動，以響應(yīng)于快移動控制信號；使在激光輸出與平移級上的工件之間作大范圍相對移動；以一對空間相隔的位移傳感器取得關(guān)于其自參考表面的相對距離的信息，該對位移傳感器耦接以與平移級沿著軸移動；傳輸來自位移傳感器的信息至快定位器驅(qū)動器；以快定位器實施在激光輸出與工件之間的小范圍相對移動，包括校正關(guān)連于該平移級的離軸或旋轉(zhuǎn)運動的阿貝誤差；及產(chǎn)生激光輸出以射于工件上的目標位置。33.如權(quán)利要求書32所述的方法，其中該旋轉(zhuǎn)運動為偏航。34.如權(quán)利要求書32所述的方法，其中平移級為第一平移級，其支撐一工件；慢定位器還包含第二平移級，其能夠沿著實質(zhì)與第一軸垂直的第二軸移動；快定位器安裝在第二平移級上。35.如權(quán)利要求書34所述的方法，其中第一及第二平移級載負各自相互獨有的第一及第二慣性質(zhì)量。36.如權(quán)利要求書34所述的方法，其中該快定位器為第一快定位器，且其中該第二平移級支撐第二快定位器。37.如權(quán)利要求書34所述的方法，其中多個工件安裝在第一平移級上。38.如權(quán)利要求書34所述的方法，其中該第二平移級包含第二對空間相隔的位移傳感器，其與快定位器相連通并耦接以與第二平移級沿著第二軸移動，其中一第二參考表面位于第二平移級附近并與第二軸平行，第二平移級能夠沿著第二參考表面移動，該第二位移傳感器能夠取得關(guān)于其自第二參考表面的相對距離的第二信息，并將第二信息傳輸至快定位器驅(qū)動器，以校正關(guān)連于第二平移級的第二離軸或旋轉(zhuǎn)運動的第二阿貝誤差。39.如權(quán)利要求書38所述的方法，其中該第二旋轉(zhuǎn)運動為俯仰或偏航。40.如權(quán)利要求書32所述的方法，其中該第二平移級包含第三對空間相隔的位移傳感器，其與快定位器驅(qū)動器相連通并耦接以與第二平移級沿著第二軸移動，且其中一第三參考表面位于第二平移級附近并與第二軸平行，該第二平移級能夠沿著第三參考表面移動，該第三位移傳感器能夠取得關(guān)于其自第三參考表面的相對距離的第三信息，并將第三信息傳輸至快定位器驅(qū)動器，以校正關(guān)連于第二平移級的第三離軸或旋轉(zhuǎn)運動的第三阿貝誤差。41.如權(quán)利要求書40所述的方法，其中該第三旋轉(zhuǎn)運動為俯仰或偏航。42.如權(quán)利要求書40所述的方法，其中該第二平移級包含一第四位移傳感器，其與快定位器驅(qū)動器相連通并耦接以與第二平移級在包括第二軸的一平面移動，且其中一第四參考表面位于第二平移級并與第二軸平行，且于包括第二參考表面的第二平面，第二平移級能夠沿著第四參考表面移動，該第四位移傳感器與該第二位移傳感器之一合作以能夠取得關(guān)于其自各別的第四及第二參考表面的相對距離的第四信息，并將第四信息傳輸至快定位器驅(qū)動器，以校正關(guān)連于第二平移級的第四離軸或旋轉(zhuǎn)運動的第四阿貝誤差。43.如權(quán)利要求書40所述的方法，其中該第四旋轉(zhuǎn)運動為滾轉(zhuǎn)。44.如權(quán)利要求書32所述的方法，其中該位移感測齊包含電容性傳感器。45.如權(quán)利要求書32所述的方法，其中該位移傳感器能夠辨識小至10nm的相對距離。46.如權(quán)利要求書32所述的方法，其中該位移傳感器能夠測量大至50um的相對距離。全文摘要本發(fā)明較佳為運用非接觸式、小位移、電容性的傳感器(124、128、130、131、132)以決定歸由于一接近線性機械級(56、58)的俯仰(20)、偏航(22)、或滾轉(zhuǎn)(18)所引起的阿貝(Abbe)誤差，其未被諸如線性比例編碼器或激光干涉計的一軸上位置指示器所指出。此系統(tǒng)以精密參考標準所校準，以使該校正僅取決于傳感器讀數(shù)的小改變而與傳感器讀數(shù)的絕對準確度無關(guān)。雖然本發(fā)明較佳為使用于具有慣性分離級(56、58)的分裂軸定位系統(tǒng)(50)，本發(fā)明亦可使用于典型的分裂軸或疊層級系統(tǒng)以降低其制造成本。文檔編號H05K3/00GK1419663SQ01803615公開日2003年5月21日申請日期2001年1月5日優(yōu)先權(quán)日2000年1月11日發(fā)明者D·R·卡特勒申請人:電子科學(xué)工業(yè)公司