CN117897587A - 加工系统 - Google Patents

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CN117897587A CN202180102010.4A CN202180102010A CN117897587A CN 117897587 A CN117897587 A CN 117897587A CN 202180102010 A CN202180102010 A CN 202180102010A CN 117897587 A CN117897587 A CN 117897587A
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Abstract

本发明的加工系统包括:能够载放工件和基准构件的载物装置;能够经由物镜光学系统照射加工射束的加工装置;能够经由物镜光学系统将测量射束照射到基准构件并且能够接收来自基准构件的光的光检测装置;包括物镜光学系统的加工头;用于使载物装置旋转的旋转装置;以及运算部。光检测装置通过将测量射束照射到位于第一位置的基准构件来获取第一检测结果,并且通过将测量射束照射到已移动到第二位置的基准构件获取第二检测结果。运算部基于使用第一检测结果和第二检测结果来获得的基准构件的位置信息,计算在载物装置和加工头中的至少一方的移动中产生的移动误差。

Description

加工系统
技术领域
本发明涉及例如能够加工工件的加工系统的技术领域。
背景技术
作为能够加工工件的加工系统,在专利文献1中记载了用加工射束照射到工件的表面来形成结构的加工装置。对于这样的机床,确切地计算出移动误差是一个技术难题。
【现有技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】国际公开第2000/054925号刊物
发明内容
根据第一方式,提供了一种加工系统,包括:载物装置,该载物装置能够载放工件并且能够载放与所述工件不同的基准构件;加工装置,该加工装置能够经由物镜光学系统将用于加工所述工件的加工射束照射到所述工件上;光检测装置,该光检测装置能够经由所述物镜光学系统将测量射束照射到所述基准构件,并能够经由所述物镜光学系统接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;加工头,该加工头包含所述物镜光学系统;旋转装置,该旋转装置使所述载物装置旋转;以及运算部,所述光检测装置通过将所述测量射束照射到位于第一位置的所述基准构件来获取第一检测结果,并且通过将所述测量射束照射到使用所述旋转装置从所述第一位置已经移动到与所述第一位置不同的第二位置的所述基准构件来获取第二检测结果,所述运算部基于使用所述第一检测结果来获得的所述基准构件的位置信息和使用所述第二检测结果来获得的所述基准构件的位置信息,计算所述载物装置和所述加工头中的至少一方的移动中产生的移动误差。
根据第二方式,提供了一种加工系统,包括:载物装置,该载物装置能够载放工件并且能够载放与所述工件不同的基准构件;光检测装置,该光检测装置能经由物镜光学系统将用于测量所述基准构件的测量射束照射到所述基准构件,并能接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;旋转装置,该旋转装置能使所述载物装置分别绕第一轴和与所述第一轴交叉的第二轴旋转;移动装置,该移动装置使至少包含所述物镜光学系统的加工头沿移动轴移动;以及运算部,所述旋转装置通过使所述载物装置绕所述第一轴旋转,使所述基准构件从第八位置移动到第九位置,并且通过使所述载物装置绕所述第二轴旋转,使所述基准构件从第十位置移动到第十一位置,所述光检测装置通过经由位于第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第八位置的所述基准构件来获取第八检测结果,并且通过经由位于所述第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到所述第九位置的所述基准构件来获取第九检测结果,并且通过经由位于第十三位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第十位置的所述基准构件来获取第十检测结果,并且通过经由位于所述第十三位置或者与第十三位置不同的第十四位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第十一位置的所述基准构件来获取第十一检测结果,所述运算部基于使用所述第八检测结果来获得的所述基准构件的位置信息、使用所述第九检测结果来获得的所述基准构件的位置信息、使用所述第十检测结果来获得的所述基准构件的位置信息、以及使用所述第十一检测结果来获得的所述基准构件的位置信息,计算所述载物装置和所述加工头中的至少一方的移动中产生的移动误差。
根据第三方式,提供了一种加工系统,包括:载物装置,该载物装置能够载放工件并且能够载放与所述工件不同的基准构件;光检测装置,该光检测装置能经由物镜光学系统将用于测量所述基准构件的测量射束照射到所述基准构件,并能接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;以及驱动装置,该驱动装置用于使所述载物装置移动,所述光检测装置经由位于第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第八位置的所述基准构件,并且经由位于所述第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第九位置的所述基准构件。
根据第四方式,提供了一种加工系统,包括:载物装置,该载物装置能够载放工件并且能够载放与所述工件不同的基准构件;光检测装置,该光检测装置能经由物镜光学系统将用于测量所述基准构件的测量射束照射到所述基准构件,并能接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;以及驱动装置,该驱动装置用于使所述载物装置移动,所述光检测装置经由位于第十五位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第十位置的所述基准构件,并且经由位于所述第十五位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第十一位置的所述基准构件,进而经由位于第十三位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第十位置的所述基准构件,并且经由位于第十四位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第十一位置的所述基准构件。
根据第五方式,提供了一种加工系统,包括:载物装置,该载物装置能够载放工件并且能够载放与所述工件不同的基准构件;光检测装置,该光检测装置能经由物镜光学系统将用于测量所述基准构件的测量射束照射到所述基准构件,并能接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;以及驱动装置,该驱动装置用于使所述载物装置移动,所述光检测装置经由位于第十六位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第十位置的所述基准构件,并且经由位于所述第十六位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第十一位置的所述基准构件,进而经由位于第十七位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第十一位置的所述基准构件。
本发明的作用和其它益处将从下面说明的实施方式中阐明。
附图说明
图1是示意性地示出本实施方式的加工系统的结构的剖面。
图2是示出本实施方式的加工系统的系统结构的系统结构图。
图3是示出本实施方式中的加工头的结构的剖视图。
图4是示出加工照野的立体图。
图5是示出测量照野的立体图。
图6中的图6(a)和图6(b)分别是示出在工件上形成的用于进行光校准动作的标记的剖视图。
图7是示出分别在加工照野和测量照野内的多处形成的多个加工痕迹的俯视图。
图8中的图8(a)到图8(c)分别示出基准构件的一个示例。
图9中的图9(a)和图9(b)分别是示出进行移动的基准构件的剖视图。
图10中的图10(a)和10(b)分别是示出跟随着进行移动的基准构件而移动的加工头的剖视图。
图11是示出跟随着绕C轴旋转移动的基准构件而移动的加工头的剖视图。
图12是示出跟随着绕A轴旋转移动的基准构件而移动的加工头的剖视图。
图13是示出跟随着进行移动的基准构件而移动的加工头的剖视图。
图14是在不移动的情况下测量进行移动的基准构件的加工头的剖视图。
图15中的图15(a)至图15(c)分别示出基准构件的位置的计算结果。
图16是示出变形误差计算动作的流程的流程图。
图17中的图17(a)和图17(b)示出绕A轴旋转的平台。
图18中的图18(a)至图18(d)分别示出进行移动的基准构件。
图19中的图19(a)和图19(b)分别示出从加工头到基准构件的距离与基准构件的旋转半径之间的关系。
图20示出了从加工头到基准构件的距离与平台的旋转角度之间的关系。
图21中的图21(a)至图21(d)分别示出进行移动的基准构件。
图22中的图22(a)和图22(b)分别示出从加工头到基准构件的距离与基准构件的旋转半径之间的关系。
图23示出绕A轴旋转的平台。
图24中的图24(a)至图24(b)分别示出进行移动的基准构件。
图25中的图25(a)至图25(b)分别是示出跟随着进行移动的基准构件而移动的加工头的剖视图。
图26示出基准构件的位置(移动轨迹)与移动误差之间的关系。
图27中的图27(a)至27(b)分别是示出测量基准构件的加工头的剖视图。
图28中的图28(a)至图28(b)分别是示出测量具有曲面和平面的基准构件的加工头的剖视图。
图29中的图29(a)至图29(b)分别是示出基准构件的位置的俯视图。
图30中的图30(a)至图30(b)分别是示出测量基准构件的加工头的剖视图。
图31中的图31(a)至图31(b)分别是示出测量基准构件的加工头的剖视图。
图32中的图32(a)至图32(b)分别是示出测量基准构件的加工头的剖视图。
图33中的图33(a)至图33(b)分别是示出测量基准构件的加工头的剖视图。
图34是示出测量系统的系统结构的系统结构图。
图35是示出探头驱动系统的变形例的侧视图。
具体实施方式
以下,将参照附图说明加工系统、移动误差计算系统、移动误差计算方法和测量系统的实施方式。以下,使用能够加工作为物体的一个示例的工件W的加工系统SYS,说明加工系统、移动误差计算系统、移动误差计算方法和测量系统的实施方式。另外,由于加工系统SYS能够加工工件W,所以加工系统SYS也可以称为机床。
另外,在以下的说明中,使用由相互正交的X轴、Y轴以及Z轴定义的XYZ正交坐标系,对构成加工系统SYS的各种构成要素的位置关系进行说明。另外,在下面的说明中,为了便于说明,假设X轴方向和Y轴方向分别是水平方向(即,水平面内的规定方向),Z轴方向是竖直方向(即,与水平面正交的方向,实质上是上下方向)。此外,绕X轴、Y轴和Z轴的旋转方向(换句话说,倾斜方向)分别称为θX方向、θY方向和θZ方向。这里,Z轴方向可以是重力方向。另外,XY平面可以是水平方向。
(1)加工系统SYS的结构
首先,对本实施方式中的加工系统SYS的结构进行说明。
(1-1)加工系统SYS的整体结构
首先,参照图1以及图2,对本实施方式的加工系统SYS的结构进行说明。图1是示意性地示出本实施方式的加工系统SYS的结构的剖视图。图2是示出本实施方式的加工系统SYS的系统结构的一例的系统结构图。
如图1和图2所示,加工系统SYS包括加工单元1和控制单元2。加工单元1的至少一部分可以容纳在壳体3的内部空间SP中。壳体3的内部空间SP可以被氮气等的吹扫气体吹扫,也可以不被吹扫气体吹扫。壳体3的内部空间SP可以抽真空,也可以不抽真空。其中,加工单元1也可以不被容纳在壳体3的内部空间SP中。仅包围加工单元1的一部分的局部空间可以被吹扫气体吹扫或抽真空。
加工单元1能够在控制单元2的控制下加工作为加工对象物(也可以称为母材)的工件W。工件W例如可以是金属,可以是合金(例如硬铝等),可以是半导体(例如硅),可以是树脂,可以是CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic:碳纤维增强塑料)等复合材料,可以是涂料(作为一个示例,涂在基材上的涂料层),可以是玻璃,可以是由其他任意材料构成的物体。
加工单元1将加工光EL照射到工件W,以加工工件W。只要能够通过将加工光EL照射到工件W来加工工件W,则加工光EL可以是任何种类的光。在本实施方式中,以加工光EL是激光为例来进行说明,但是加工光EL可以是与激光不同种类的光。此外,只要能够通过将加工光EL照射到工件W来加工工件W,则加工光EL的波长可以是任意的波长。例如,加工光EL可以是可见光,也可以是不可见光(例如,红外光、紫外光、极紫外光等中的至少一种)。加工光EL可以包括脉冲光(例如,发光时间为皮秒以下的脉冲光)。或者,加工光EL可以不包括脉冲光。换句话说,加工光EL可以是连续光。
加工单元1可以进行通过将加工光EL照射到工件W来去除工件W的一部分的去除加工。例如,加工单元1可以进行去除加工,使得工件W的形状成为期望的形状。例如,加工单元1可以进行去除加工,使得在工件W的表面上形成沟槽结构。沟槽结构可包括能够减小工件W表面对流体的阻力(特别是摩擦阻力和湍流摩擦阻力中的至少一个)的结构。沟槽结构可以包括能够减小当流体相对于工件W的表面移动时产生的噪声的结构。或者,除了去除加工之外或代替去除加工,加工单元1还可以进行通过将加工光EL照射到工件W上从而在工件W上塑造出造型物的附加加工。或者,除了去除加工和附加加工中的至少一个之外,或者代替去除加工和附加加工中的至少一个,加工单元1还可以进行通过使工具接触工件W来加工工件W的机械加工。在这种情况下,加工单元1可以不将加工光EL照射到工件W。
加工单元1还能在控制单元2的控制下对测量对象物M进行测量。为了对测量对象物M进行测量,加工单元1将用于对测量对象物M进行测量的测量光ML照射到测量对象物M上。具体地,加工单元1将测量光ML照射到测量对象物M上,并且检测(即,接收)来自被测量光ML照射的测量对象物M的光的至少一部分,从而对测量对象物M进行测量。来自被测量光ML照射的测量对象物M的光是由测量光ML的照射产生的来自测量对象物M的光。
只要能够通过将测量光ML照射到测量对象物M来对测量对象物M进行测量,测量光ML就可以是任何种类的光。在本实施方式中,以测量光ML是激光为例来进行说明。但是,测量光ML可以是与激光不同种类的光。而且,只要能够通过将测量光ML照射到测量对象物M来测量工件W,测量光ML的波长可以是任何波长。例如,测量光ML可以是可见光,也可以是不可见光(例如,红外光、紫外光、极紫外光等中的至少一种)。测量光ML可以包括脉冲光(例如,发光时间为皮秒以下的脉冲光)。或者,测量光ML可以不包括脉冲光。换句话说,测量光ML可以是连续光。
加工单元1可以使用测量光ML对测量对象物M的特性进行测量。例如,测量对象物M的特性可以包括测量对象物M的位置、测量对象物M的形状、测量对象物M的反射率、测量对象物M的透射率、测量对象物M的温度和测量对象物M的表面粗糙度中的至少一个。
在下面的说明中,将说明加工单元1至少对测量对象物M的位置进行测量的示例。测量对象物M的位置可以包括测量对象物M的表面的位置。测量对象物M的表面的位置可以包括测量对象物M的表面的至少一部分的位置。另外,测量对象物M的位置可以意味着测量对象物M相对于加工头13的位置(即,相对位置)。也就是说,测量对象物M的位置可以意味着测量对象物M在以加工头13为基准的测量坐标系中的位置。另外,如后所述,对测量对象物M的位置进行测量的动作可以包括对测量对象物M的形状进行测量的动作。这是因为可以从测量对象物M的位置计算出测量对象物M的形状。
测量对象物M可以包括例如加工单元1所加工的工件W。测量对象物M可以包括例如载放在平台16上的任意的物体。载放在平台16上的任意物体可以包括例如工件W。载放在平台16上的任意物体可以包括在后面描述的移动误差计算动作中使用的基准构件FM。测量对象物M可以包括例如平台16。
加工单元1可以在开始加工工件W之前的期间内对测量对象物M进行测量。也就是说,加工单元1可以在加工单元1开始加工工件W之前对测量对象物M进行测量。加工单元1可以在对工件W进行加工的期间内对测量对象物M进行测量。也就是说,加工单元1可以在加工单元1对工件W进行加工的期间内,对测量对象物M进行测量。换句话说,加工单元1可以并行地进行对工件W的加工和对测量对象物M的测量。加工单元1可以在工件W的加工完成之后的期间内,对测量对象物M进行测量。也就是说,加工单元1可以在加工单元1完成对工件W的加工之后对测量对象物M进行测量。
为了加工工件W并且对测量对象物M进行测量,加工单元1包括加工光源11、测量光源12、加工头13、探头驱动系统14、位置测量装置15、平台16、平台驱动系统17和位置测量装置18。
加工光源11生成加工光EL。在加工光EL是激光时,加工光源11可以包括例如激光二极管。此外,加工光源11可以是进行脉冲振荡的光源。在这种情况下,加工光源11可以生成脉冲光(例如,发光时间为皮秒以下的脉冲光)作为加工光EL。另外,加工光源11可以是生成CW(连续波)的CW光源。
测量光源12生成测量光ML。在测量光ML是激光时,测量光源12可以包括例如激光二极管。此外,测量光源12可以是能进行脉冲振荡的光源。在这种情况下,测量光源12可以生成脉冲光(例如,发光时间为皮秒以下的脉冲光)作为加工光EL。另外,测量光源12可以是生成CW(连续波)的CW光源。
加工头13将由加工光源11生成的加工光EL照射到工件W上,并且将由测量光源12生成的测量光ML照射到测量对象物M上。为了将加工光EL照射到工件W并且将测量光ML照射到测量对象物M,加工头13包括加工光学系统131、测量光学系统132、合成光学系统133和物镜光学系统134。加工头13将加工光EL经由加工光学系统131、合成光学系统133和物镜光学系统134照射到工件W。此外,加工头13经由测量光学系统132、合成光学系统133和物镜光学系统134将测量光ML照射到测量对象物M。另外,后面将参考图3说明加工头13的结构的详细情况。
探头驱动系统14使加工头13移动。探头驱动系统14例如可以使加工头13沿着与X轴方向、Y轴方向和Z轴方向中的至少一个方向一致的移动轴移动(即,直线移动)。在这种情况下,探头驱动系统14可以被称为移动装置。探头驱动系统14例如可以除了X轴方向、Y轴方向和Z轴方向中的至少一个之外,或代替X轴方向、Y轴方向和Z轴方向中的至少一个,使加工头13沿着θX方向、θY方向和θZ方向中的至少一个移动。即,探头驱动系统14可以使加工头13绕沿X轴方向的旋转轴、沿Y轴方向的旋转轴和沿Z轴方向的旋转轴中的至少一个轴旋转(即,旋转移动)。在这种情况下,探头驱动系统14可以被称为旋转装置。在以下说明中,沿X轴方向的旋转轴、沿Y轴方向的旋转轴和沿Z轴方向的旋转轴分别被称为A轴、B轴和C轴。在本实施方式中,将说明探头驱动系统14使加工头13分别沿X轴方向、Y轴方向和Z轴方向移动的示例。此外,探头驱动系统14也可以被称为驱动装置。
若探头驱动系统14使加工头13移动,则加工头13与后述的平台16(进而与载放在平台16上的工件W)之间的相对位置关系改变。因此,加工头13进行加工的加工照野PSA(参照后述的图4)与工件W之间的相对位置关系改变。也就是说,加工照野PSA相对于工件W移动。加工单元1可以在使加工头13移动的同时对工件W进行加工。具体地,加工单元1可以通过使加工头13移动从而将加工照野PSA设定在工件W的期望位置,并对工件W的期望位置进行加工。然而,在能通过移动后述的平台16从而将加工照野PSA设定在工件W的期望位置的情况下,加工单元1可以在不移动加工头13的情况下加工工件W。
此外,若探头驱动系统14移动加工头13,则加工头13进行测量的测量照野MSA(参照后述的图4)与载放在平台16上的测量对象物M之间的相对位置关系改变。也就是说,测量照野MSA相对于测量对象物M移动。加工单元1可以在移动加工头13的同时对测量对象物M进行测量。具体地说,加工单元1可以通过移动加工头13,将测量照野MSA设定在测量对象物M的期望位置,并对测量对象物M的期望位置进行测量。然而,在能通过移动后述的平台16而将测量照野MSA设定在测量对象物M的期望位置的情况下,加工单元1可以在不移动加工头13的情况下对测量对象物M进行测量。
位置测量装置15能测量加工头13的位置。位置测量装置15可以包括例如干涉仪(例如,激光干涉仪)。位置测量装置15可以包括例如编码器(作为一个示例,线性编码器和旋转编码器中的至少一个)。在探头驱动系统14使用步进电机作为驱动源时,位置测量装置15可以包括例如开环控制方式的位置检测装置。开环控制方式的位置检测装置是通过根据用于驱动步进电机的脉冲数的累计值来推定加工头13的移动量,从而测量加工头13的位置的位置检测装置。
工件W被载放在平台16上。因此,平台16也可以称为载物装置。具体地说,工件W被载放在平台16的载物面161上。在图1所示的示例中,载物面161是与Z轴交叉的面。平台16能支承载放在平台16上的工件W。平台16能保持载放在平台16上的工件W。在这种情况下,平台16可包括机械卡盘、静电卡盘、真空吸附卡盘等中的至少一个以保持工件W。
测量对象物M可以载放在平台16上。具体地说,测量对象物M被载放在平台16的载物面161上。平台16能支承载放在平台16上的测量对象物M。平台16能保持载放在平台16上的测量对象物M。在这种情况下,平台16可包括机械卡盘、静电卡盘、真空吸附卡盘等中的至少一个以保持测量对象物M。
平台16配置在能与加工头13相对的位置处。在图1所示的示例中,平台16配置在加工头13的下方。然而,平台16也可以配置在与加工头13下方的位置不同的位置处。
平台驱动系统17使平台16移动。平台驱动系统17例如可以使平台16沿着与X轴方向、Y轴方向和Z轴方向中的至少一个方向一致的移动轴移动。在这种情况下,平台驱动系统17可以被称为移动装置。平台驱动系统17例如可以除了X轴方向、Y轴方向和Z轴方向中的至少一个之外,或代替X轴方向、Y轴方向和Z轴方向中的至少一个,使平台16沿着θX方向、θY方向和θZ方向中的至少一个移动。也就是说,平台驱动系统17可以使平台16绕沿X轴方向的旋转轴(即A轴)、沿Y轴方向的旋转轴(即B轴)和沿Z轴方向的旋转轴(即C轴)中的至少一个轴旋转(即旋转移动)。在这种情况下,平台驱动系统17可以被称为旋转装置。在本实施方式中,将说明平台驱动系统17使平台16绕A轴和C轴各旋转轴旋转的示例。此外,平台驱动系统17也可以被称为驱动装置。
若平台31移动,则平台16的载物面161也移动。因此,使平台31移动的动作可以包括使载物面161移动的动作。此外,在平台31由其他支承构件支承的情况下,平台31可以随着支承平台31的支承构件的移动而移动。也就是说,使平台31移动的动作可以包括通过使支承平台31的支承构件移动从而使平台31移动的动作。
若平台驱动系统17使平台16移动,则加工头13与平台16(进而与载放在平台16上的工件W)之间的相对位置关系改变。因此,加工头13进行加工的加工照野PSA(参照后述的图4)与工件W之间的相对位置关系改变。也就是说,加工照野PSA相对于工件W移动。加工单元1可以在使平台16移动的同时对工件W进行加工。具体地,加工单元1可以通过使平台16移动从而将加工照野PSA设定在工件W的期望位置,并对工件W的期望位置进行加工。然而,在能通过移动上述的加工头13从而将加工照野PSA设定在工件W的期望位置的情况下,加工单元1可以在不移动平台16的情况下加工工件W。
此外,若平台驱动系统17移动平台16,则加工头13进行测量的测量照野MSA(参照后述的图4)与载放在平台16上的测量对象物M之间的相对位置关系改变。也就是说,测量照野MSA(参照后述的图4)相对于测量对象物M移动。加工单元1可以在移动平台16的同时对测量对象物M进行测量。具体地说,加工单元1可以通过移动平台16,将测量照野MSA设定在测量对象物M的期望位置,并对测量对象物M的期望位置进行测量。然而,在能通过移动上述的加工头13从而将测量照野MSA设定在测量对象物M的期望位置的情况下,加工单元1可以在不移动平台16的情况下对测量对象物M进行测量。另外,将测量照野MSA设定在测量对象物M的期望位置的动作,也可以认为与使测量照野MSA位于测量对象物M的表面上的期望范围内的动作等效。
位置测量装置18能测量平台16的位置。位置测量装置18可以包括例如干涉仪(例如,激光干涉仪)。位置测量装置18可以包括例如编码器(作为一个示例,线性编码器和旋转编码器中的至少一个)。在平台驱动系统17使用步进电机作为驱动源时,位置测量装置18可以包括例如开环控制方式的位置检测装置。开环控制方式的位置检测装置是通过根据用于驱动步进电机的脉冲数的累计值来推定平台16的移动量,从而测量平台16的位置的位置检测装置。
控制单元2控制加工单元1的动作。另外,控制单元2也可以被称为控制部。例如,控制单元2可以对加工单元1所包括的加工头13的动作进行控制。例如,控制单元2可以对加工头13所包括的加工光学系统131、测量光学系统132、合成光学系统133和物镜光学系统134中的至少一个的动作进行控制。例如,控制单元2可以对加工单元1所包括的探头驱动系统14的动作(例如,加工头13的移动)进行控制。例如,控制单元2可以对加工单元1所包括的平台驱动系统17的动作(例如,平台16的移动)进行控制。
控制单元2可以基于加工单元1对测量对象物M的测量结果来控制加工单元1的动作。具体地,控制单元2可以基于测量对象物M的测量结果来生成测量对象物M的测量数据(例如,关于测量对象物M的位置和形状中的至少一方的数据),并基于所生成的测量数据来控制加工单元1的动作。例如,控制单元2可以基于作为测量对象物M的一个示例的工件W的测量结果,生成工件W的至少一部分的测量数据(例如,计算工件W的至少一部分的位置和形状中的至少一方),并基于测量数据控制加工单元1的动作以加工工件W。作为一个示例,控制单元2可以基于测量数据来控制加工单元1的动作,使得被加工光EL照射的加工照野PSA被设定在工件W的期望位置。
在本实施方式中,控制单元2可以基于加工单元1的测量结果进行用于计算加工头13和平台16中的至少一方的移动中产生的移动误差(换句话说,运动误差)的移动误差计算动作。具体地,控制单元2可以基于加工单元1对后述的基准构件FM的测量结果来进行移动误差计算动作。另外,进行移动误差计算动作的控制单元2可以被称为移动误差计算系统。另外,后面将参照图11等详细说明移动误差计算动作。
控制单元2例如可以包括运算装置和存储装置。另外,控制单元2也可以被称为运算部。例如,运算装置可以包括CPU(Central Processing Unit:中央处理单元)和GPU(Graphics Processing Unit:图形处理单元)中的至少一个。存储装置例如可以包括存储器。控制单元2用作通过运算装置执行计算机程序来控制加工单元1的动作的装置。该计算机程序是用于使运算装置进行(即,执行)控制单元2应进行的后述动作的计算机程序。换句话说,该计算机程序是用于使控制单元2发挥作用以使加工单元1进行后述的动作的计算机程序。由运算装置执行的计算机程序可以被记录在控制单元2所包括的存储装置(即,记录介质)中,或者可以被记录在内置在控制单元2中或可以外部连接到控制单元2的任意的存储介质(例如,硬盘或半导体存储器)中。或者,运算装置可以经由网络接口从控制单元2外部的装置下载要执行的计算机程序。
控制单元2可以不设置在加工单元1的内部。例如,控制单元2可以作为服务器等被设置在加工单元1的外部。在这种情况下,控制单元2和加工单元1可以通过有线和/或无线网络(或者数据总线和/或通信线路)连接。例如,使用以IEEE 1394、RS-232x、RS-422、RS-423、RS-485和USB中的至少一个为代表的串行总线方式的接口的网络可以被用作有线网络。使用并行总线方式的接口的网络也可以被用作有线网络。使用以10BASE-T、100BASE-TX和1000BASE-T中的至少一个为代表的符合以太网(注册商标)的接口的网络可以被用作有线网络。使用电波的网络可以被用作无线网络。作为使用电波的网络的一个示例,可以举出符合IEEE 802.1x的网络(例如,无线LAN和蓝牙(注册商标)中的至少一个)。使用红外线的网络也可以被用作无线网络。使用光通信的网络也可以被用作无线网络。在这种情况下,控制单元2和加工单元1可以构成为能够经由网络发送和接收各种信息。此外,控制单元2可以经由网络向加工单元1发送命令和控制参数等信息。加工单元1可以包括经由上述网络接收来自控制单元2的命令和控制参数等信息的接收装置。加工单元1可以包括经由上述网络向控制单元2发送命令和控制参数等信息的发送装置(即,向控制单元2输出信息的输出装置)。或者,执行由控制单元2进行的处理中的一部分的第一控制装置可以设置在加工单元1的内部,执行由控制单元2进行的处理中的其它部分的第二控制装置可以设置在加工单元1的外部。
在控制单元2内,可以通过运算装置执行计算机程序来实现能通过机器学习来构建的运算模型。作为能通过机器学习构建的运算模型的一个示例,例如,可举出包括神经网络的运算模型(所谓的人工智能(AI:Artificial Intelligence))。在这种情况下,对运算模型的学习可以包括对神经网络的参数(例如,权重和偏置中的至少一个)的学习。控制单元2可以使用运算模型来控制加工单元1的动作。即,控制加工单元1的动作可以包括使用运算模型来对加工单元1的动作进行控制的动作。另外,在控制单元2中可以安装使用教师数据并通过离线的机器学习已构建的运算模型。此外,在控制单元2中安装的运算模型可以在控制单元2上通过在线的机器学习来更新。或者,除了控制单元2上安装的运算模型之外,或代替控制单元2中安装的运算模型,控制单元2还可以使用控制单元2外部的装置(即,在设置在加工单元1的外部的装置中安装的运算模型)来控制加工单元1的动作。
另外,CD-ROM、CD-R、CD-RW或软盘、MO、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-R、DVD+R、DVD-RW、DVD+RW和蓝光(注册商标)等光盘、磁带等磁介质、光磁盘、USB存储器等半导体存储器、以及其他能够存储程序的任意介质中的至少一个可以被用作记录由控制单元2执行的计算机程序的记录介质。记录介质中可以包括能够记录计算机程序的设备(例如,计算机程序能够以软件和固件等至少一种形式执行的状态安装的通用设备或专用设备)。此外,包括在计算机程序中的每个处理和功能可以通过控制单元2(即,计算机)执行计算机程序从而在控制单元2内实现的逻辑处理块来实现,也可以通过控制单元2所具有的规定门阵列(FPGA(FieldProgrammable Gate Array:现场可编程门阵列)、ASIC(Application SpecificIntegrated Cricuit:专用集成电路))等硬件来实现,或者以逻辑处理块和实现硬件的一部分元件的部分硬件模块的混合形式来实现。
(1-2)加工头13的结构
接下来,将参照图3来说明加工头13的结构的一个示例。图3是示出加工头13的结构的一个示例的剖视图。
如图3所示,由加工光源11生成的加工光EL经由光纤等光传输构件111入射到加工头13。加工光源11可以配置在加工头13的外部。加工光源11也可以配置在加工头13的内部。
如上所述,加工头13包括加工光学系统131、测量光学系统132、合成光学系统133和物镜光学系统134。加工光学系统131、测量光学系统132、合成光学系统133和物镜光学系统134可以容纳在加工头13的加工头壳体135中。加工光学系统131、测量光学系统132、合成光学系统133和物镜光学系统134可以安装在加工头壳体135中。然而,加工光学系统131、测量光学系统132、合成光学系统133和物镜光学系统134中的至少一个也可以不被容纳在加工头壳体135内。
加工光学系统131是来自加工光源11的加工光EL所入射的光学系统。加工光学系统131是使入射到加工光学系统131的加工光EL朝向合成光学系统133射出的光学系统。由加工光学系统131射出的加工光EL经由合成光学系统133和物镜光学系统134照射到工件W。由此,加工光学系统131通过将加工光EL经由物镜光学系统134照射到工件W来加工工件W。因此,加工光学系统131可以被称为加工装置。
加工光学系统131可以包括例如位置调整光学系统1311、角度调整光学系统1312、聚光位置调整光学系统1313。位置调整光学系统1311可以调整来自加工光学系统131的加工光EL的射出位置。位置调整光学系统1311例如包括能够相对于加工光EL的行进方向倾斜的平行平面板,通过改变平行平面板的倾斜角可以改变加工光EL的射出位置。角度调整光学系统1312可以调整来自加工光学系统131的加工光EL的射出角度(即,射出方向)。角度调整光学系统1312例如包括能够相对于加工光EL的行进方向倾斜的反射镜,通过改变该反射镜的倾斜角可以改变加工光EL的射出角度。聚光位置调整光学系统1313是能够调整加工光EL的行进方向上的加工光EL的聚光位置的光学构件。例如,聚光位置调整光学系统1313可以包括沿加工光EL的行进方向排列的多个透镜。在这种情况下,多个透镜中的至少一个透镜沿其光轴方向移动,从而调整加工光EL的聚光位置。或者,聚光位置调整光学系统1313可以包括例如通过使加工光EL偏转从而能沿期望方向移动加工光EL的聚光位置的光学构件(典型的有电流计镜)。然而,加工光学系统131可以不包括位置调整光学系统1311、角度调整光学系统1312和聚光位置调整光学系统1313中的至少一个。
从加工光学系统131射出的加工光EL入射到合成光学系统133。合成光学系统133包括分束器(例如,偏振光分束器)1331。分束器1331将入射到分束器1331的加工光EL朝向物镜光学系统134射出。在图3所示的示例中,入射到分束器1331的加工光EL通过分束器1331的偏振光分离面而射向物镜光学系统134。因此,在图3所示的示例中,加工光EL以具有能够通过偏振光分离面的偏振光方向(例如,相对于偏振光分离面为p偏振光的偏振光方向)的状态入射到分束器1331的偏振光分离面。
从合成光学系统133射出的加工光EL入射到物镜光学系统134。物镜光学系统134将入射到物镜光学系统134的加工光EL朝向工件W射出。物镜光学系统134包括电流计镜1341和fθ透镜1342。
入射到物镜光学系统134的加工光EL入射到电流计镜1341上。电流计镜1341使加工光EL偏转(即,改变加工光EL的射出角度)。通过使加工光EL偏转,电流计镜1341改变加工光EL在与fθ透镜1342的光轴EX交叉的平面内(即,沿XY平面的平面内)的聚光位置。通常,如图3所示,加工头13在fθ透镜1342的光轴EX与工件W的表面交叉的状态下,将加工光EL照射到工件W。因此,若改变加工光EL在与光轴EX交叉的平面内的聚光位置,则加工光EL在工件W的表面上的目标照射位置PA在沿着工件W的表面的方向上改变。即,加工光EL的目标照射位置PA沿X轴方向和Y轴方向中的至少一方改变。
电流计镜1341包括X扫描镜1341X和Y扫描镜1341Y。X扫描镜1341X和Y扫描镜1341Y中的每一个是相对于入射到电流计镜1341的加工光EL光路的角度可被改变的倾斜角可变镜。X扫描镜1341X使加工光EL偏转,使得沿X轴方向改变加工光EL在工件W上的照射位置。这种情况下,X扫描镜1341X也可以绕Y轴旋转或摆动。Y扫描镜1341Y使加工光EL偏转,使得沿Y轴方向改变加工光EL在工件W上的照射位置。这种情况下,Y扫描镜1341Y也可以绕X轴旋转或摆动。
通过这样的电流计镜1341,加工光EL能够扫描以加工头13为基准确定的加工照野PSA。也就是说,目标照射位置PA可以通过电流计镜1341在以加工头13为基准确定的加工照野PSA内移动。在图4中示出了加工照野PSA的一个示例。如图4所示,加工照野PSA表示在加工头13和工件W之间的位置关系固定的状态下(即,不改变的情况)由加工头13进行加工的区域(换句话说,范围)。典型地,加工照野PSA被设定为在加工头13和工件W之间的位置关系固定的状态下与被电流计镜1341偏转的加工光EL的扫描范围一致或小于该扫描范围的区域。此外,通过由上述探头驱动系统14使加工头13移动和/或由平台驱动系统17使平台16移动,从而加工照野PSA(目标照射位置PA)能在工件W的表面上相对移动。
另外,加工照野PSA可以是在加工头13和工件W之间的位置关系固定的状态下由加工头13进行加工的范围的最大范围。被电流计镜1341偏转的加工光EL的扫描范围可以是在由电流计镜1341确定的偏转角的范围内偏转角达到最大的情况下的加工光EL的扫描范围。在图4所示的示例中,加工照野PSA的形状是矩形形状。然而,加工照野PSA的形状不限于图4所示的矩形形状。例如,加工照野PSA的形状可以是多边形、圆形或椭圆形。加工照野PSA的形状可以由加工系统SYS的操作员设定。加工照野PSA的尺寸可以由加工系统SYS的操作员设定。
除了电流计镜1341之外或代替电流计镜1341,物镜光学系统134可以包括能够使加工光EL偏转的任意的偏转光学构件。作为这种偏转光学构件的一个示例,可以举出具有角度不同的多个反射面的多棱镜。多棱镜能够旋转,使得在加工光EL照射到一个反射面的期间中改变加工光EL相对于这一个反射面的入射角度,并且在多个反射面之间切换被加工光EL照射的反射面。另外,作为这样的偏转光学构件的另一示例,可以举出声光元件、电光元件、MEMS镜、能够在两个轴方向上旋转(摆动)的二维镜等中的至少一个。
回到图3,来自电流计镜1341的加工光EL入射到fθ透镜1342。fθ透镜1342使来自电流计镜1341的加工光EL照射到工件W。具体地,fθ透镜1342朝向沿着fθ透镜1342的光轴EX的方向射出加工光EL。结果,由fθ透镜1342射出的加工光EL沿着与光轴EX一致的方向行进从而入射到工件W上。
fθ透镜1342使来自电流计镜1341的加工光EL会聚到工件W上。在这种情况下,从fθ透镜1342射出的加工光EL可以不通过具有功率的其它光学元件(换句话说,光学构件,例如透镜等)而照射到工件W。在这种情况下,因为fθ透镜1342是被配置在加工光EL的光路上的多个光学元件中最后级的具有功率的光学元件(即,最接近工件W的光学元件),因此fθ透镜1342可以被称为最后光学元件。
另外,为了使加工头13将加工光EL照射到工件W,加工头13至少包括fθ透镜1342即可。在这种情况下,加工光EL可以经由配置在加工头13的外部的加工光学系统131、合成光学系统133和电流计镜1341入射到加工头13。加工头13可以将入射到加工头13的加工光EL经由fθ透镜1342照射到工件W上。
此外,由测量光源12生成的测量光ML经由光纤等光传输构件121入射到加工头13。测量光源12可以配置在加工头13的外部。测量光源12也可以配置在加工头13的内部。
测量光源12可包括光梳光源。光梳光源是一种能够生成具有在频率轴上等间隔地排列的频率分量的光(以下称为“光频梳”)作为脉冲光的光源。在这种情况下,测量光源12射出具有在频率轴上等间隔排列的频率分量的脉冲光作为测量光ML。然而,测量光源12也可以包括不同于光梳光源的光源。
在图3所示的示例中,加工系统SYS包括多个测量光源12。例如,加工系统SYS可以包括测量光源12#1和测量光源12#2。多个测量光源12可以分别射出多个彼此相位同步且相干的测量光ML。例如,多个测量光源12的振荡频率可以不同。因此,由多个测量光源12分别射出的多个测量光ML可以是脉冲频率(例如,每单位时间的脉冲光的数量、脉冲光的发光周期的倒数)不同的多个测量光ML。但是,加工系统SYS也可以具有单个测量光源12。
从测量光源12射出的测量光ML入射到测量光学系统132。测量光学系统132是用于将入射到测量光学系统132的测量光ML朝向合成光学系统133射出的光学系统。由测量光学系统132射出的测量光ML经由合成光学系统133和物镜光学系统134照射到测量对象物M。即,测量光学系统132经由合成光学系统133和物镜光学系统134将测量光ML照射到测量对象物M,以对测量对象物M进行测量。
测量光学系统132例如包括反射镜1320、分束器1321、分束器1322、检测器1323、分束器1324、反射镜1325、检测器1326、反射镜1327和电流计镜1328。然而,测量光学系统132也可以不包括电流计镜1328。
从测量光源12射出的测量光ML入射到分束器1321。具体地,从测量光源12#1射出的测量光ML(以下称为“测量光ML#1”)入射到分束器1321。从测量光源12#2射出的测量光ML(以下称为“测量光ML#2”)经由反射镜1320入射到分束器1321。分束器1321将入射到分束器1321的测量光ML#1和ML#2朝向分束器1322射出。即,分束器1321将从各不相同的方向入射到分束器1321的测量光ML#1和ML#2朝向相同方向(即,配置有分束器1322的方向)射出。
分束器1322将入射到分束器1322的测量光ML#1的一部分即测量光ML#1-1朝向检测器1323反射。分束器1322将入射到分束器1322的测量光ML#1的另一部分即测量光ML#1-2朝向分束器1324反射。分束器1322将入射到分束器1322的测量光ML#2的一部分即测量光ML#2-1朝向检测器1323反射。分束器1322将入射到分束器1322的测量光ML#2的另一部分即测量光ML#2-2朝向分束器1324反射。
从分束器1322射出的测量光ML#1-1和ML#2-1入射到检测器1323。检测器1323接收(即,检测)测量光ML#1-1和测量光ML#2-1。特别地,检测器1323接收由测量光ML#1-1和测量光ML#2-1干涉而生成的干涉光。另外,接收由测量光ML#1-1和测量光ML#2-1干涉而生成的干涉光的动作可以认为与接收测量光ML#1-1和测量光ML#2-1的动作等效。检测器1323的检测结果被输出到控制单元2。
从分束器1322射出的测量光ML#1-2和ML#2-2入射到分束器1324。分束器1324将入射到分束器1324的测量光ML#1-2的至少一部分朝向反射镜1325射出。分束器1324将入射到分束器1324的测量光ML#2-2的至少一部分朝向反射镜1327射出。
从分束器1324射出的测量光ML#1-2入射到反射镜1325。入射到反射镜1325上的测量光ML#1-2被反射镜1325的反射面(反射面也可以称为参照面)反射。具体地,反射镜1325将入射到反射镜1325的测量光ML#1-2朝向分束器1324反射。也就是说,反射镜1325将入射到反射镜1325的测量光ML#1-2作为该反射镜1325的反射光即测量光ML#1-3朝向分束器1324射出。在这种情况下,测量光ML#1-3可以被称为参考光。从反射镜1325射出的测量光ML#1-3入射到分束器1324。分束器1324将入射到分束器1324的测量光ML#1-3朝向分束器1322射出。从分束器1324射出的测量光ML#1-3入射到分束器1322。分束器1322将入射到分束器1322的测量光ML#1-3朝向检测器1326射出。
另一方面,从分束器1324射出的测量光ML#2-2入射到反射镜1327。反射镜1327将入射到反射镜1327的测量光ML#2-2朝向电流计镜1328反射。也就是说,反射镜1327将入射到反射镜1327的测量光ML#2-2朝向电流计镜1328射出。
电流计镜1328使测量光ML#2-2偏转(即,改变测量光ML#2-2的射出角度)。电流计镜1328通过使测量光ML#2-2偏转,改变测量光ML#2-2在与fθ透镜1342的光轴EX交叉的平面内(即,沿XY平面的平面内)的聚光位置。通常,如图3所示,在fθ透镜1342的光轴EX与测量对象物M(在图3所示的示例中为工件W)的表面交叉的状态下,加工头13将测量光ML#2-2照射到工件W。因此,若测量光ML#2-2在与光轴EX交叉的平面内的聚光位置改变,则测量光ML#2-2在测量对象物M的表面上的目标照射位置MA在沿测量对象物M的表面的方向上改变。也就是说,测量光ML#2-2的目标照射位置MA沿X轴方向和Y轴方向中的至少一个改变。
电流计镜1328包括X扫描镜1328X和Y扫描镜1328Y。X扫描镜1328X和Y扫描镜1328Y中的每一个是相对于入射到电流计镜1328的测量光ML#2-2光路的角度可改变的倾斜角可变镜。X扫描镜1328X使测量光ML#2-2偏转,使得沿X轴方向改变测量光ML#2-2在测量对象物M上的照射位置。在这种情况下,X扫描镜1328X也可以绕Y轴旋转或摆动。Y扫描镜1328Y使加工光EL偏转,使得沿Y轴方向改变测量光ML#2-2在测量对象物M上的照射位置。这种情况下,Y扫描镜1328Y也可以绕X轴旋转或摆动。
来自电流计镜1328的测量光ML#2-2入射到合成光学系统133。合成光学系统133的分束器1331将入射到分束器1331的测量光ML#2-2朝向物镜光学系统134射出。在图3所示的示例中,入射到合成光学系统133的测量光ML#2-2通过在偏振光分离面上反射而朝向物镜光学系统134射出。因此,在图3所示的示例中,测量光ML#2-2在具有能够被偏振光分离面反射的偏振光方向(例如,相对于偏振光分离面变为s偏振光的偏振光方向)的状态下入射到分束器1331的偏振光分离面。
这里,如上所述,除了测量光ML#2-2之外,加工光EL也入射到分束器1331。也就是说,测量光ML#2-2和加工光EL双方都通过分束器1331。分束器1331将分别从不同方向入射到分束器1331的加工光EL和测量光ML#2-2朝向相同方向(即,朝向相同的物镜光学系统134)射出。因此,分束器1331实质上作为合成加工光EL和测量光ML#2-2的合成光学构件发挥功能。
另外,在加工光EL的波长与测量光ML的波长不同时,合成光学系统133可以包括双色镜来代替分束器1331作为合成光学构件。在这种情况下,合成光学系统133也能使用双色镜合成加工光EL和测量光ML#2-2(即,合成加工光EL的光路和测量光ML#2-2的光路)。
从分束器1331射出的测量光ML#2-2入射到电流计镜1341。与使加工光EL偏转的情况同样,电流计镜1341使测量光ML#2-2偏转。因此,电流计镜1341可以在沿测量对象物M的表面的方向上改变测量光ML#2-2在测量对象物M的表面上的目标照射位置MA。
如上所述,除了测量光ML#2-2之外,加工光EL也入射到电流计镜1341。即,由分束器1331合成的加工光EL和测量光ML#2-2入射到电流计镜1341。因而,测量光ML#2-2和加工光EL双方都通过相同的电流计镜1341。因此,电流计镜1341能同步地改变加工光EL的目标照射位置PA和测量光ML#2-2的目标照射位置MA。也就是说,电流计镜1341能将加工光EL的目标照射位置PA和测量光ML#2-2的目标照射位置MA联动地改变。
一方面,如上所述,测量光ML#2-2经由电流计镜1328照射到测量对象物M,另一方面,加工光EL不经由电流计镜1328照射到工件W。因此,加工系统SYS通过使用电流计镜1328,能使测量光ML#2-2的目标照射位置MA相对于加工光EL的目标照射位置PA独立地移动。加工系统SYS能独立地改变加工光EL的目标照射位置PA和测量光ML#2-2的目标照射位置MA。加工系统SYS能改变加工光EL的目标照射位置PA和测量光ML#2-2的目标照射位置MA之间的位置关系。另外,在不改变加工光EL的目标照射位置PA与测量光ML#2-2的目标照射位置MA之间的位置关系的情况下,加工系统SYS可以不具备电流计镜1328。
通过这样的电流计镜1341和电流计镜1328中的至少一个,测量光ML能对以加工头13为基准确定的测量照野MSA进行扫描。即,通过电流计镜1341和电流计镜1328中的至少一个,目标照射位置MA能够在以加工头13为基准确定的测量照野MSA内移动。测量照野MSA的一个示例如图5所示。如图5所示,测量照野MSA表示在加工头13和测量对象物M之间的位置关系固定的状态下(即,不改变的情况下)由加工头13进行测量的区域(换句话说,范围)。典型地,测量照野MSA被设定为在加工头13和测量对象物M之间的位置关系固定的状态下与被电流计镜1341和电流计镜1328中的至少一个偏转的测量光ML的扫描范围一致或小于该扫描范围的区域。此外,通过利用上述的探头驱动系统14使加工头13移动和/或利用平台驱动系统17使平台16移动,从而测量照野MSA(目标照射位置MA)能在测量对象物M的表面上相对地移动。
另外,测量照野MSA可以是在加工头13和测量对象物M之间的位置关系固定的状态下由加工头13进行测量的范围的最大范围。被电流计镜1341偏转的测量光ML的扫描范围也可以是在由电流计镜1341确定的偏转角的范围内达到最大偏转角的情况下的测量光ML的扫描范围。在图5所示的示例中,测量照野MSA的形状为矩形形状。然而,测量照野MSA的形状不限于图5所示的矩形形状。例如,测量照野MSA的形状可以是多边形、圆形或椭圆形。测量照野MSA的形状可以由加工系统SYS的操作员设定。测量照野MSA的尺寸可以由加工系统SYS的操作员设定。
回到图3,从电流计镜1341射出的测量光ML#2-2入射到fθ透镜1342。fθ透镜1342将来自电流计镜1341的测量光ML#2-2照射到测量对象物M。具体地,fθ透镜1342朝向沿着fθ透镜1342的光轴EX的方向射出测量光ML#2-2。结果,由fθ透镜1342射出的测量光ML#2-2沿着与光轴EX一致的方向行进从而入射到测量对象物M。
fθ透镜1342可以将来自电流计镜1341的测量光ML#2-2会聚到测量对象物M上。在这种情况下,从fθ透镜1342射出的测量光ML#2-2可以不经由具有功率的其它光学元件(换句话说,光学构件,例如透镜等)而照射到测量对象物M上。
若测量光ML#2-2照射到测量对象物M,则从测量对象物M产生由测量光ML#2-2的照射引起的光。也就是说,若测量光ML#2-2照射到测量对象物M,则从测量对象物M射出由测量光ML#2-2的照射引起的光。由测量光ML#2-2的照射引起的光(换句话说,由测量光ML#2-2的照射引起地从测量对象物M射出的光)可以包括由测量对象物M反射的测量光ML#2-2(即反射光)、由测量对象物M散射的测量光ML#2-2(即散射光)、由测量对象物M衍射的测量光ML#2-2(即衍射光)以及透过测量对象物M的测量光ML#2-2(即透射光)中的至少一个。
由测量光ML#2-2的照射引起地从测量对象物M射出的光中的至少一部分作为返回光RL入射到物镜光学系统134。具体地,由测量光ML#2-2的照射引起地从测量对象物M射出的光中,沿着入射到测量对象物M的测量光ML#2-2的光路行进的光作为返回光RL入射到物镜光学系统134。在这种情况下,从fθ透镜1342射出并入射到测量对象的测量光ML#2-2的光路和从测量对象物M射出并入射到fθ透镜1342的返回光RL的光路可以是相同的。作为一个示例,在测量光ML垂直入射到测量对象物M时,返回光RL可以是以测量光ML的正反射光为主体的光。当然,在测量光ML垂直入射到测量对象物M的情况下,返回光RL可以包括测量光ML的正反射光以外的光(例如,测量光ML的漫反射光、散射光、透射光和衍射光中的至少一种)。作为另一示例,在测量光ML倾斜入射到测量对象物M(换句话说,非垂直入射)的情况下,返回光RL可以是以测量光ML的漫反射光为主体的光。当然,在测量光ML倾斜入射测量对象物M的情况下,返回光RL可以包括测量光ML的漫反射光以外的光(例如,测量光ML的正反射光、散射光、透射光和衍射光中的至少一种)。入射到物镜光学系统134的返回光RL经由fθ透镜1342和电流计镜1341入射到合成光学系统133。合成光学系统133的分束器1331将入射到分束器1331的返回光RL朝向测量光学系统132射出。在图3所示的示例中,入射到分束器1331上的返回光RL在偏振光分离面上反射而朝向测量光学系统132射出。因此,在图3所示的示例中,返回光RL在具有能够被偏振光分离面反射的偏振光方向的状态下入射到分束器1331的偏振光分离面。
从分束器1331射出的返回光RL入射到测量光学系统132的电流计镜1328上。电流计镜1328将入射到电流计镜1328的返回光RL朝向反射镜1327射出。反射镜1327将入射到反射镜1327上的返回光RL朝向分束器1324反射。分束器1324将入射到分束器1324的返回光RL的至少一部分朝向分束器1322射出。分束器1322将入射到分束器1322的返回光RL的至少一部分朝向检测器1326射出。
如上所述,除了返回光RL之外,测量光ML#1-3也入射到检测器1326。也就是说,经由测量对象物M朝向检测器1326的返回光RL和不经由测量对象物M朝向检测器1326的测量光ML#1-3入射到检测器1326。检测器1326接收(即,检测)测量光ML#1-3和返回光RL。特别地,检测器1326接收由于测量光ML#1-3与返回光RL干涉而生成的干涉光。另外,接收由于测量光ML#1-3和返回光RL干涉而生成的干涉光的动作可以被认为与接收测量光ML#1-3和返回光RL的动作等效。检测器1326的检测结果被输出到控制单元2。
由此,测量光学系统132经由物镜光学系统134将测量光ML照射到测量对象物M,并且经由物镜光学系统134接收来自测量对象物M的返回光RL。上述的测量光学系统132可以被称为光检测装置。
控制单元2获取检测器1323的检测结果和检测器1326的检测结果。控制单元2可以基于检测器1323的检测结果和检测器1326的检测结果,来生成测量对象物M的测量数据(例如,关于测量对象物M的位置和形状中的至少一方的测量数据)。
具体地说,由于测量光ML#1的脉冲频率和测量光ML#2的脉冲频率不同,因此测量光ML#1-1的脉冲频率和测量光ML#2-1的脉冲频率不同。因而,测量光ML#1-1和测量光ML#2-1之间的干涉光成为与构成测量光ML#1-1的脉冲光和构成测量光ML2#2-1的脉冲光同时入射到检测器1323的定时同步地出现脉冲光的干涉光。同样,测量光ML#1-3的脉冲频率与返回光RL的脉冲频率不同。因此,测量光ML#1-3和返回光RL之间的干涉光成为与构成测量光ML#1-3的脉冲光和构成返回光RL的脉冲光同时入射到检测器1326的定时同步地出现脉冲光的干涉光。这里,由检测器1326检测的干涉光的脉冲光的位置(时间轴上的位置)根据加工头13和测量对象物M之间的位置关系而变动。这是因为检测器1326检测的干涉光是经由测量对象物M朝向检测器1326的返回光RL和不经由测量对象物M朝向检测器1326的测量光ML#1-3的干涉光。另一方面,由检测器1323检测的干涉光的脉冲光的位置(时间轴上的位置)不会根据加工头13和测量对象物M之间的位置关系(即,实质上,加工头13和测量对象物M之间的位置关系)而变动。因此,可以说由检测器1326检测的干涉光的脉冲光和由检测器1323检测的干涉光的脉冲光之间的时间差间接地表示加工头13和测量对象物M之间的位置关系。具体地说,由检测器1326检测的干涉光的脉冲光和由检测器1323检测的干涉光的脉冲光之间的时间差间接地表示在沿着测量光ML的光路的方向(即,沿着测量光ML的行进方向的方向)上的加工头13和测量对象物M之间的距离。因此,控制单元2能基于由检测器1326检测的干涉光的脉冲光与由检测器1323检测的干涉光的脉冲光之间的时间差,计算在沿着测量光ML的光路的方向(例如,Z轴方向)上的加工头13与测量对象物M之间的距离。换句话说,控制单元2能计算测量对象物M在沿测量光ML的光路的方向(例如,Z轴方向)上的位置。更具体地,控制单元2能计算测量对象物M上的被测量光ML#2-2照射的被照射部分与加工头13之间的距离。控制单元2能计算被照射部分在沿测量光ML的光路的方向(例如,Z轴方向)上的位置。此外,由于测量光ML#2-2在测量对象物M上的照射位置由电流计镜1341和电流计镜1328的驱动状态决定,因此,控制单元2能基于电流计镜1341和电流计镜1328的驱动状态计算被照射部分在与测量光ML的光路交叉的方向(例如,X轴方向和Y轴方向中的至少一个)上的位置。结果,控制单元2能生成表示被照射部分在以加工头13为基准的测量坐标系中的位置(例如,三维坐标空间中的位置)的测量数据。并且,与加工头13的位置有关的信息和与平台16的位置有关的信息能分别从位置测量装置15和位置测量装置18获取。因此,控制单元2能够基于与测量坐标系中的被照射部分的位置、与加工头13的位置有关的信息、以及与平台16的位置有关的信息,生成表示被照射部分在作为加工系统SYS的基准的基准坐标系中的位置(例如,三维坐标空间内的三维位置)的测量数据。
加工头13可以将测量光ML#2-2照射到测量对象物M的多个部位。例如,电流计镜1341和电流计镜1328中的至少一个可以改变测量光ML#2-2在测量对象物M上的照射位置,使得加工头13将测量光ML#2-2照射到测量对象物M的多个部位。例如,加工头13和平台16中的至少一个可以移动,使得加工头13将测量光ML#2-2照射到测量对象物M的多个部位。若测量光ML#2-2照射到测量对象物M的多个部位,则控制单元2能生成表示测量对象物M的多个部位的位置的测量数据。结果,控制单元2能基于表示多个部位的位置的测量数据生成表示测量对象物M的形状的测量数据。例如,控制单元2计算由确定了位置的多个部位连接而成的虚拟平面(或曲面)所构成的三维形状作为测量对象物M的形状,从而生成表示测量对象物M的形状的测量数据。
(2)由加工系统SYS进行的动作
接着,对由加工系统SYS进行的动作进行说明。特别地,使用测量光ML对由加工系统SYS进行的动作进行说明。如上所述,加工系统SYS可以使用利用测量光ML的基准构件FM的测量结果,进行用于计算加工头13和平台16中的至少一个的移动误差的移动误差计算动作。并且,加工系统SYS在进行移动误差计算动作之前,也可以进行光校准动作,该光校准动作将由加工头13照射加工光EL的目标照射位置PA与由加工头13照射测量光ML的目标照射位置MA的位置对齐。并且,加工系统SYS可以进行变形误差计算动作,该变形误差计算动作用于计算由加工单元1所包括的构件的变形引起而在加工头13和平台16的至少一个移动中产生的移动误差。因此,在下面的说明中,将依次说明光校准动作、移动误差计算动作和变形误差计算动作。
(2-1)光校准动作
首先,说明光校准动作。如上所述,光校准动作是由加工头13照射加工光EL的目标照射位置PA与由加工头13照射测量光ML的目标照射位置MA的位置对齐的动作。如上所述,目标照射位置PA在通过电流计镜1341设定在工件W上的加工照野PSA内移动。同样,目标照射位置MA在通过电流计镜1341设定在测量对象物M上的测量照野MSA内移动。通常,在与fθ透镜1342的光轴EX交叉的方向(例如X轴方向和Y轴方向的中至少一方)上,被来自处于一个状态的电流计镜1341的加工光EL照射的目标照射位置PA与被来自处于相同状态的电流计镜1341的测量光ML照射的目标照射位置MA一致。另外,电流计镜1341的状态也可以包括X扫描镜1341X以及Y扫描镜1341Y的角度。然而,由于某些原因,被来自处于一个状态的电流计镜1341的加工光EL照射的目标照射位置PA可能与被来自处于相同状态的电流计镜1341的测量光ML照射的目标照射位置MA不一致。光校准动作也可以是计算上述的目标照射位置PA与目标照射位置MA的关系(例如位置关系)的动作。在以下的说明中,对光校准动作是计算上述的目标照射位置PA和目标照射位置MA的位置偏移量的动作的示例进行说明。即,在以下的说明中,说明使用目标照射位置PA和目标照射位置MA的位置偏移量作为目标照射位置PA和目标照射位置MA的关系的示例。
在本实施方式中,加工系统SYS可以通过使用测量光ML测量通过对测试用的工件Wt(或者实际成为加工对象的工件W)照射加工光EL而在工件Wt上形成的加工痕迹,从而进行计算加工光EL的目标照射位置PA与测量光ML的目标照射位置MA之间的关系的光校准动作。以下,对使用这样的测量光ML来测量加工痕迹的光校准动作的一例进行说明。
具体来说,在目标照射位置PA与目标照射位置MA没有发生位置偏移(即位置偏移量为零)时,目标照射位置PA与目标照射位置MA一致。因此,如图6(a)所示,通过来自处于一个状态的电流计镜1341的加工光EL在工件Wt上形成加工痕迹的情况下,来自处于相同状态的电流计镜1341的测量光ML照射到加工痕迹上。另一方面,在目标照射位置PA和目标照射位置MA发生位置偏移(即位置偏移量不为零)的情况下,目标照射位置PA与目标照射位置MA不一致。因此,如图6(b)所示,通过来自处于一个状态的电流计镜1341的加工光EL在工件Wt上形成加工痕迹的情况下,来自处于相同状态的电流计镜1341的测量光ML不会照射到加工痕迹上。在这种情况下,若使加工头13和平台16中的至少一方移动规定量,则测量光ML照射到加工痕迹上。在这种情况下,加工头13和平台16中的至少一方的移动量相当于目标照射位置PA和目标照射位置MA之间的位置偏移量。
因此,控制单元2可以通过控制加工单元1进行以下的动作,从而计算目标照射位置PA与目标照射位置MA之间的位置偏移量。首先,控制单元2可以控制加工头13,使得将电流计镜1341的状态设定为规定的状态,然后通过将加工光EL照射到工件Wt从而在工件Wt上形成加工痕迹。然后,控制单元2可以控制加工头13,使得在将电流计镜1341的状态保持在规定状态的同时,将测量光ML照射到工件Wt。在这种情况下,控制单元2可以判定是否可以从使用测量光ML的工件Wt的测量结果检测出加工痕迹。在根据使用了测量光ML的工件Wt的测量结果判定为能够检测出加工痕迹的情况下,推定测量光ML照射到加工痕迹上。因此,在这种情况下,控制单元2也可以判定目标照射位置PA与目标照射位置MA之间的位置偏移量为零。另一方面,在根据使用了测量光ML的工件Wt的测量结果判定为无法检测出加工痕迹的情况下,可以推定测量光ML没有照射到加工痕迹上。因此,在这种情况下,控制单元2可以移动加工头13和平台16中的至少一个,直到能够根据使用了测量光ML的工件Wt的测量结果检测出加工痕迹为止(即,直到测量光ML照射到加工痕迹上为止)。在这种情况下,控制单元2可以根据位置测量装置15和位置测量装置18中的至少一方的测量结果计算加工头13和平台16中的至少一方的移动量,直到能够根据使用了测量光ML的工件Wt的测量结果检测出加工痕迹为止。计算出的移动量可以用作目标照射位置PA和目标照射位置MA之间的位置偏移量。
如图7所示,加工单元1可以通过改变电流计镜1341的状态(具体地说,改变X扫描镜1341X和Y扫描镜1341Y中的至少一方的角度),从而将加工光EL照射到加工照野PSA内的多处。结果,在加工照野PSA中的多处分别形成加工痕迹。在这种情况下,加工单元1可以通过改变电流计镜1341的状态,将测量光ML照射到分别形成在加工照野PSA内的多处的多个加工痕迹。这里,通常,加工照野PSA与测量照野MSA一致或包含在测量照野MSA内。因此,可以认为加工单元1通过改变电流计镜1341的状态,从而将测量光ML照射到分别形成在测量照野MSA内的多处的多个加工痕迹。结果,控制单元2可以计算加工照野PSA内的多处(即,测量照野MSA内的多处)中的每一处的目标照射位置PA和目标照射位置MA之间的位置偏移量。
如上所述,加工光学系统131包括聚光位置调整光学系统1313。在这种情况下,加工单元1可以改变加工光EL的聚光位置,并且沿Z轴方向移动加工头13使得改变后的加工光EL的聚光位置位于工件Wt的表面的同时,进行同样的动作。也就是说,可以每当使加工头13沿Z轴方向移动以改变加工光EL的聚光位置并且改变后的加工光EL的聚光位置位于工件Wt的表面时,加工单元1形成加工痕迹并测量加工痕迹。结果,控制单元2能计算由加工单元1进行加工和测量的三维空间内的多处中的每一处的目标照射位置PA和目标照射位置MA之间的位置偏移量。
在计算位置偏移量的情况下,控制单元2可以基于位置偏移量来控制加工单元1。具体而言,控制单元2也可以基于位置偏移量,控制加工单元1,使得即使在目标照射位置PA与目标照射位置MA之间发生了位置偏移的情况下,也与目标照射位置PA与目标照射位置MA之间未发生位置偏移的情况同样地,加工工件W并对测量对象物M进行测量。在后述的移动误差计算动作和变形误差计算动作中,控制单元2也可以基于位置偏移量,控制加工单元1,使得即使在目标照射位置PA与目标照射位置MA之间发生了位置偏移的情况下,也与目标照射位置PA与目标照射位置MA之间未发生位置偏移的情况同样地测量基准构件FM。典型地,控制单元2可以基于位置偏移量来控制加工单元1,以对目标照射位置PA与目标照射位置MA之间的关系进行调整。在这种情况下,控制单元2可以基于位置偏移量控制加工单元1,使得在调整目标照射位置PA和目标照射位置MA之间的关系之后,加工工件W并且对测量对象物M进行测量。例如,控制单元2可以基于加工照野PSA内的各个位置处的位置偏移量来控制加工单元1,使得在加工照野PSA内的各个位置处目标照射位置PA和目标照射位置MA一致。例如,控制单元2可以基于测量照野MSA内的各个位置处的位置偏移量来控制加工单元1,使得在测量照野MSA内的各个位置处,目标照射位置PA和目标照射位置MA一致。
作为一个示例,在工件W上的目标照射位置PA可以通过电流计镜1341来改变。因此,控制单元2可以控制电流计镜1341,通过使目标照射位置PA移动来调整目标照射位置PA和目标照射位置MA之间的关系。作为另一示例,在工件W上的目标照射位置PA可以通过位置调整光学系统1311和角度调整光学系统1312中的至少一个来改变。因此,控制单元2可以控制位置调整光学系统1311和角度调整光学系统1312中的至少一个,通过使目标照射位置PA移动来调整目标照射位置PA和目标照射位置MA之间的关系。作为另一示例,在工件W上的目标照射位置PA可以通过加工头13和平台16中的至少一个的移动而改变。因此,控制单元2可以使加工头13和平台16中的至少一个移动,通过使目标照射位置PA移动来调整目标照射位置PA和目标照射位置MA之间的关系。作为另一个示例,在测量对象物M上的目标照射位置MA能通过电流计镜1341和电流计镜1328中的至少一个来改变。因此,控制单元2可以控制电流计镜1341和电流计镜1328中的至少一个,通过使目标照射位置MA移动来调整目标照射位置PA和目标照射位置MA之间的关系。作为另一示例,能通过加工头13和平台16中的至少一个的移动来改变在测量对象物M上的目标照射位置MA。因此,控制单元2可以移动加工头13和平台16中的至少一个,通过使目标照射位置MA移动来调整目标照射位置PA和目标照射位置MA之间的关系。
(2-2)移动误差计算动作
接下来,将说明移动误差计算动作。如上所述,移动误差计算动作是使用利用了测量光ML的基准构件FM的测量结果来计算加工头13和平台16中的至少一个的移动误差的动作。因此,为了进行移动误差计算动作,加工单元1可以将测量光ML照射到基准构件FM,并且接收来自基准构件FM的返回光RL。并且,控制单元2可以基于加工单元1对基准构件FM的测量结果(即,来自基准构件FM的返回光RL的检测结果)来计算移动误差。
基准构件FM是能使用测量光ML测量的任意的构件。基准构件FM可以是能够根据基准构件FM的测量结果计算基准构件FM的基准位置的任意构件。在图8(a)至8(c)中示出基准构件FM的一个示例。如图8(a)所示,基准构件FM可以是表面为曲面的构件。在图8(a)所示的示例中,基准构件FM是包括球体的构件。在这种情况下,例如,球体的中心位置可以用作基准构件FM的基准位置。如图8(b)所示,基准构件FM可以是表面为平面的构件。在图8(b)所示的示例中,基准构件FM是包括多面体的构件。作为多面体的一个示例,可以举出正四面体、正八面体、正十二面体和正十四面体中的至少一个。在这种情况下,例如,多面体的重心的位置可以用作基准构件FM的基准位置。例如,从多面体的多个顶点向与多个顶点相对的多个面的重心延伸的多条线段交叉的位置可以用作基准构件FM的基准位置。如图8(c)所示,基准构件FM可以是表面包括平面和曲面双方的构件。在图8(c)所示的示例中,基准构件FM是包括通过去除球体的一部分而形成的彼此朝向相反侧的两个平面FMs1、以及形成未被去除的球体的另一部分的表面的曲面FMs2的构件。
在进行移动误差计算动作的情况下,基准构件FM载放在平台16上。另一方面,在不进行移动误差计算动作的情况下,基准构件FM可以不载放在平台16上。作为一个示例,基准构件FM可以可拆卸地安装在平台16上。在这种情况下,在进行移动误差计算动作的情况下,基准构件FM可以安装在平台16上。另一方面,在不进行移动误差计算动作的情况下,基准构件FM可以从平台16取下。然而,基准构件FM可以被固定到平台16上,使得基准构件FM无法从平台16取下。另外,在基准构件FM被固定到平台16的情况下,可以安装用于将基准构件FM与加工室(壳体3的内部空间SP)内的气氛隔开的覆盖部,以减少对基准构件FM的污染。
基准构件FM可以载放在平台16的任意位置。例如,基准构件FM可以被载放在平台16的载物面161上。例如,基准构件FM可以载放在与平台16的载物面161不同的平面上,例如载物面161的上侧(当载物面被定位在XY平面上时的载物面161的+Z轴方向侧)或下侧(当载物面被定位在XY平面上时载物面161的-Z轴方向侧)。然而,如后面详细说明的那样,为了进行移动误差计算动作,优选为使基准构件FM按照平台16的移动(特别是旋转移动)而移动。因此,基准构件FM可以被配置在沿着与旋转轴交叉的方向远离平台16的旋转轴的位置。例如,在本实施方式中,平台16能够分别绕沿A轴的旋转轴AX和沿C轴的旋转轴CX旋转。因此,如图8(a)至图8(c)所示,基准构件FM可以被配置在沿着与旋转轴AX交叉的方向(从图8(a)至图8(c)所示的示例中,Y轴方向)远离旋转轴AX,并且沿着与旋转轴CX交叉的方向(从图8(a)至图8(c)所示的示例中的Y轴方向)远离旋转轴CX的位置。
如图9(a)和9(b)所示,加工单元1可以在控制单元2的控制下测量位于位置P1的基准构件FM,并且测量从位置P1移动到与位置P1不同的位置P2的基准构件FM。在这种情况下,控制单元2可以从加工单元1获取由于测量光ML照射到位于位置P1的基准构件FM而产生的来自基准构件FM的返回光RL的检测结果。并且,控制单元2可以从加工单元1获取由于测量光ML照射到位于位置P2的基准构件FM而产生的来自基准构件FM的返回光RL的检测结果。控制单元2可以基于来自位于位置P1的基准构件FM的返回光RL的检测结果和来自位于位置P2的基准构件FM的返回光RL的检测结果来计算移动误差。
作为一个示例,由于基准构件FM载放在平台16上,因此若平台16移动,则基准构件FM移动。因此,首先,如图9(a)所示,加工单元1可以通过将测量光ML照射到位于位置P1的基准构件FM来测量位于位置P1的基准构件FM。然后,如图9(b)所示,加工单元1可以使平台16移动,使得位于位置P1的基准构件FM从位置P1移动到与位置P1不同的位置P2。在本实施方式中,由于平台16能够沿着绕沿A轴的旋转轴AX的旋转方向和绕沿C轴的旋转轴CX的旋转方向移动,因此位置P1和位置P2可以沿着绕A轴的旋转方向和绕C轴的旋转方向中的至少一个而不同。然后,如图9(b)所示,加工单元1可以通过将测量光ML照射到位于位置P2的基准构件FM来测量位于位置P2的基准构件FM。在这种情况下,加工单元1可以通过将测量光ML照射到停在位置P2处的基准构件FM,来测量位于位置P2处的基准构件FM。也就是说,加工单元1可以交替地进行基准构件FM的测量、基准构件FM的移动、基准构件FM的停止。然而,加工单元1也可以测量在位置P2处移动的基准构件FM。
另外,加工单元1可以进一步测量从位置P2移动到与位置P1和位置P2不同的位置的基准构件FM。也就是说,加工单元1可以在三个以上位置测量基准构件FM。例如,加工单元1可以使平台16绕旋转轴CX旋转360度。在该过程中,加工单元1可以在表示基准构件FM的移动轨迹的圆周上的三个以上位置处测量基准构件FM。作为一个示例,每当平台16绕旋转轴CX旋转规定角度时,加工单元1可以测量基准构件FM。例如,加工单元1可以使平台16绕旋转轴AX旋转180度。例如,加工单元1可以使平台16绕旋转轴AX在-90度到+90度的范围内旋转。另外,平台16绕旋转轴AX的旋转角度可以被定义为当平台16的载物面161平行于XY平面(即,与Z轴正交)的情况下,旋转角度为零度。在该过程中,加工单元1可以在表示基准构件FM的移动轨迹的半圆周上的三个以上位置处测量基准构件FM。作为一个示例,每当平台16绕旋转轴AX旋转规定角度时,加工单元1可以测量基准构件FM。
加工单元1可以移动加工头13,使得加工头13跟随着移动的基准构件FM。具体地,加工单元1可以移动加工头13,使得进行移动的基准构件FM包括在以加工头13为基准确定的测量照野MSA中。具体地,如图10(a)所示,加工单元1可以将测量光ML从位于位置P4的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P1的基准构件FM。位置P4是满足以下条件的位置:位于位置P4的加工头13的测量照野MSA内包含位于位置P1的基准构件FM(即,包含位置P1)。并且,加工单元1可以使用位于位置P4的加工头13(特别是物镜光学系统134)来接收来自位于位置P1的基准构件FM的返回光RL。然后,如图10(b)所示,加工单元1可以使平台16移动,使得位于位置P1的基准构件FM从位置P1移动到位置P2。并且,如图10(b)所示,加工单元1可以使加工头13移动,使得位于位置P4的加工头13从位置P4移动到与位置P4不同的位置P5。位置P5是满足以下条件的位置:位于位置P5的加工头13的测量照野MSA内包含位于位置P2的基准构件FM(即,包含位置P2)。之后,如图10(b)所示,加工单元1可以将测量光ML从位于位置P5的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P2的基准构件FM。并且,加工单元1可以使用位于位置P5的加工头13(特别是物镜光学系统134)来接收来自位于位置P2的基准构件FM的返回光RL。在这种情况下,加工单元1可以使用停在位置P5的加工头13来测量位于位置P2的基准构件FM。也就是说,加工单元1可以交替地进行基准构件FM的测量、基准构件FM的移动、基准构件FM和加工头13的停止。然而,加工单元1也可以使用在位置P5处移动的加工头13来测量位于位置P2的基准构件FM。
作为一个示例,在平台16绕旋转轴CX旋转的情况下,如图11所示,基准构件FM通常在沿XY平面的平面内移动。因此,在平台16绕旋转轴CX旋转从而基准构件FM在沿XY平面的平面内移动时,如图11所示,加工单元1可以使加工头13沿着X轴方向和Y轴方向中的至少一方移动,使得加工头13跟随所移动的基准构件FM。然而,在平台16绕旋转轴CX旋转从而基准构件FM在沿XY平面的平面内移动的情况下,除了X轴方向和Y轴方向中的至少一方之外或代替X轴方向和Y轴方向中的至少一方,加工单元1也可以使加工头13沿着Z轴方向移动。
作为另一个示例,在平台16绕旋转轴AX旋转的情况下,如图12所示,基准构件FM通常在沿YZ平面的平面内移动。因此,在平台16绕旋转轴AX旋转从而基准构件FM在沿YZ平面的平面内移动时,如图12所示,加工单元1可以使加工头13沿着Y轴方向和Z轴方向中的至少一方移动,使得加工头13跟随所移动的基准构件FM。然而,在平台16绕旋转轴AX旋转从而基准构件FM在沿YZ平面的平面内移动时,除了Y轴方向和Z轴方向中的至少一方之外或代替Y轴方向和Z轴方向中的至少一方,加工单元1也可以使加工头13沿着X轴方向移动。
在图11和图12所示的示例中,加工单元1可以被视为进行同时三轴控制,即对沿着包括直行方向上的两个移动轴和旋转方向上的一个旋转轴这三个轴的移动进行控制。在这种情况下,图11和图12所示的动作可以是计算机床的移动误差(运动误差或运动精度)的作为国际标准ISO10791-6.2014规定的动作。然而,图11和图12所示的动作与ISO10791-6.2014规定的动作相比,不同之处在于使用测量光ML的测量装置(即,包括测量光学系统132的测量装置)代替包括球杆仪或位移计的测量装置。
另外,在本实施方式中,平台16不绕沿B轴的旋转轴旋转,但是假设在平台16能够绕沿B轴的旋转轴旋转的情况下,基准构件FM通常在沿ZX平面的平面内移动。因此,在平台16绕沿B轴的旋转轴旋转从而基准构件FM在沿ZX平面的平面内移动的情况下,加工单元1可以使加工头13沿Z轴方向和X轴方向中的至少一个移动,使得加工头13跟随所移动的基准构件FM。然而,在通过平台16绕沿B轴的旋转轴旋转从而基准构件FM在沿ZX平面的平面内移动的情况下,除了Z轴方向和X轴方向中的至少一个之外或代替Z轴方向和X轴方向中的至少一个,加工单元1也可以使加工头13沿着Y轴方向移动。
加工单元1可以移动加工头13,使得进行移动的基准构件FM与跟随基准构件FM进行移动的加工头13之间的位置关系不变。换句话说,加工单元1可以移动加工头13,以维持进行移动的基准构件FM与跟随基准构件FM进行移动的加工头13之间的位置关系。例如,在通过平台16绕旋转轴CX旋转从而基准构件FM移动的情况下,加工单元1可以移动加工头13,使得绕旋转轴CX旋转移动的基准构件FM与加工头13之间的位置关系不变。典型地,加工单元1可以使加工头13沿X轴方向和Y轴方向中的至少一个移动,使得加工头13在沿XY平面的平面内的移动轨迹绘制出绕旋转轴CX的圆弧。例如,在通过平台16绕旋转轴AX旋转从而基准构件FM移动的情况下,加工单元1可以移动加工头13,使得绕旋转轴AX旋转移动的基准构件FM与加工头13之间的位置关系不变。典型地,加工单元1可以沿Y轴方向和Z轴方向中的至少一个移动加工头13,使得加工头13在沿YZ平面的平面内的移动轨迹绘制出绕旋转轴AX的圆弧。在这种情况下,控制单元2可以通过进行圆弧插值控制来移动加工头13。
另外,基准构件FM与加工头13之间的位置关系不改变的状态可以意味着基准构件FM的基准位置与加工头13之间的位置关系不改变的状态。基准构件FM和加工头13之间的位置关系不改变的状态可以意味着三维空间内的基准构件FM的三维坐标与加工头13的三维坐标之间的关系不改变的状态。在基准构件FM和加工头13之间的位置关系不改变的情况下,基准构件FM相对于加工头13的方向可以随着平台16的旋转而改变。加工头13相对于基准构件FM的方向也可以随着平台16的旋转而改变。或者,基准构件FM相对于加工头13的方向也可以不改变,而与平台16的旋转无关。加工头13相对于基准构件FM的方向也可以随着平台16的旋转而保持不变。
另外,在加工头13跟随基准构件FM移动时,如图13所示,加工头13可以不必位于基准构件FM的正上方。具体地,加工头13可以不必位于fθ透镜1342的光轴EX与基准构件FM重叠的位置。更重要的是,加工头13位于测量照野MSA中包含基准构件FM的位置处即可。同样地,即使在加工头13不移动的情况下,加工头13也同样可以不一定位于基准构件FM的正上方。在这种情况下,加工头13在一个移动方向上的移动量可以大于或小于基准构件FM在同一移动方向上的移动量。在图13所示的示例中,基准构件FM在Y轴方向上的移动量大于由于平台16绕加工头13旋转轴CX的移动而导致的基准构件FM在Y轴方向上的移动量。
然而,加工单元1也可以不移动加工头13,使得加工头13跟随所移动的基准构件FM。例如,加工单元1也可以不移动加工头13,使得在加工头13不移动的情况下,进行移动的基准构件FM也包含在测量照野MSA中。在这种情况下,如图14所示,加工单元1可以将测量光ML从位于位置P3的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P1的基准构件FM。并且,加工单元1可以使用位于位置P3的加工头13(特别是物镜光学系统134)来接收来自位于位置P1的基准构件FM的返回光RL。然后,加工单元1可以使平台16移动,使得位于位置P1的基准构件FM从位置P1移动到位置P2。之后,加工单元1可以将测量光ML从位于位置P3的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P2的基准构件FM。并且,加工单元1可以使用位于位置P3的加工头13(特别是物镜光学系统134)来接收来自位于位置P2的基准构件FM的返回光RL。因此,位置P3是满足以下条件的位置:在位于位置P3的加工头13的测量照野MSA内包含位于位置P1的基准构件FM和位于位置P2的基准构件FM双方(即,包含位置P1和位置P2双方)。
在完成基准构件FM的测量之后,控制单元2可以基于基准构件FM的测量结果来计算在加工头13和平台16中的至少一方的移动中产生的移动误差。具体地,控制单元2可以基于基准构件FM的测量结果计算基准构件FM的位置(特别是基准位置)。即,控制单元2可以生成表示基准构件FM的位置的测量数据(即,位置信息)。特别地,由于基准构件FM是移动的,控制单元2可以计算基准构件FM的移动轨迹(特别是基准位置的移动轨迹)。即,控制单元2可以生成表示基准构件FM的移动轨迹的测量数据。另外,图15(a)至15(c)中示出了表示计算出的基准构件FM的位置(特别是移动轨迹)的测量数据的一个示例。图15(a)至15(c)示出每当使平台16绕旋转轴CX旋转30度时测量到的基准构件FM的位置(三维位置)。特别地,图15(a)示出了投影在XY平面上的基准构件FM的位置(三维位置)。图15(b)示出了投影在YZ平面上的基准构件FM的位置(三维位置)。图15(c)示出了投影在ZX平面上的基准构件FM的位置(三维位置)。之后,控制单元2可以基于计算出的基准构件FM的位置(即,作为位置信息的测量数据)来计算移动误差。
具体地说,没有产生移动误差时的基准构件FM的移动轨迹的形状不同于产生移动误差时的基准构件FM的移动轨迹的形状。例如,在使平台16绕旋转轴CX旋转的情况下,在没有产生移动误差时的基准构件FM在XY平面内的移动轨迹的形状为正圆,在产生移动误差时的基准构件FM在XY平面内的移动轨迹的形状为与正圆不同的形状。例如,在使平台16绕旋转轴CX旋转的情况下,在没有产生移动误差时的基准构件FM在YZ平面内的移动轨迹的形状为平行于Y轴的直线形状,在产生移动误差时的基准构件FM在YZ平面内的移动轨迹的形状为与平行于Y轴的直线形状不同的形状。例如,在使平台16绕旋转轴CX旋转的情况下,在没有产生移动误差时的基准构件FM在ZX平面内的移动轨迹的形状为平行于X轴的直线形状,在产生移动误差时的基准构件FM在ZX平面内的移动轨迹的形状为与平行于X轴的直线形状不同的形状。图15(a)至图15(c)示出了在产生移动误差时的基准构件FM的位置的计算结果。因此,控制单元2能基于基准构件FM的位置计算移动误差。作为一个示例,在测量基准构件FM时加工头13不移动(即,加工头13被固定而不跟随基准构件FM)的情况下,根据图15(b)和图15(c)所示的基准构件FM的位置,可知有可能产生旋转轴CX相对于Z轴倾斜这样的移动误差。也就是说,控制单元2能根据图15(b)和图15(c)所示的基准构件FM的位置计算平台16的移动误差。作为另一示例,在加工头13的移动误差小到可以忽略(即,加工头13的移动精度非常高)的状况下测量基准构件FM时加工头13移动(即,跟随基准构件FM)的情况下,根据图15(b)和图15(c)所示的基准构件FM的位置可知:可能产生旋转轴CX相对于Z轴倾斜这样的移动误差。也就是说,控制单元2能根据图15(b)和图15(c)所示的基准构件FM的位置计算平台16的移动误差。相反地,在平台16的移动误差小到可以忽略(即,平台16的旋转精度非常高)的状况下测量基准构件FM时加工头13移动(即,跟随基准构件FM)的情况下,控制单元2可以根据图15(b)和图15(c)所示的基准构件FM的位置计算加工头13的移动误差。作为另一示例,在对于控制单元2而言加工头13的移动误差是已知的信息的状况下测量基准构件FM时加工头13移动(即,跟随基准构件FM)的情况下,根据图15(b)和图15(c)所示的关于基准构件FM的位置和加工头13的移动误差的信息,可知可能产生旋转轴CX相对于Z轴倾斜这样的移动误差。
在加工头13的移动中产生的移动误差可以包含相当于在探头驱动系统14使加工头13沿一个移动方向移动时加工头13在一个移动方向上的实际移动量与加工头13在一个移动方向上的移动量目标值之间的差分(即,偏移)的误差。在加工头13的移动中产生的移动误差可以包含相当于在探头驱动系统14使加工头13沿一个移动方向移动时加工头13在与一个移动方向不同的另一个移动方向上的实际移动量的误差。例如,在探头驱动系统14移动加工头13使得加工头13仅沿一个移动方向移动时,理想情况下,加工头13不会沿另一个移动方向移动。因此,应在一个移动方向上移动的加工头13实际上沿另一个移动方向移动时,产生了加工头13在另一个移动方向上的移动误差。
如上所述,探头驱动系统14使加工头13沿X轴方向移动。在这种情况下,在加工头13的移动中产生的移动误差可以包含加工头13沿X轴方向移动(直线移动)的情况下在加工头13的移动中产生的移动误差EX。移动误差EX可以包含X轴方向上的移动误差EXX、Y轴方向上的移动误差EYX、Z轴方向上的移动误差EZX、绕A轴的旋转方向上的移动误差EAX、绕B轴的旋转方向上的移动误差EBX和绕C轴的旋转方向上的移动误差ECX中的至少一个。移动误差EXX可以是在探头驱动系统14使加工头13沿X轴方向移动时加工头13在X轴方向上的实际移动量与加工头13在X轴方向上的移动量目标值之间的差分。移动误差EYX可以是在探头驱动系统14使加工头13沿X轴方向移动时加工头13在Y轴方向上的实际移动量。移动误差EZX可以是在探头驱动系统14使加工头13沿X轴方向移动时加工头13在Z轴方向上的实际移动量。移动误差EAX可以是在探头驱动系统14使加工头13沿X轴方向移动时加工头13在绕A轴的旋转方向上的实际移动量(旋转量)。移动误差EBX可以是在探头驱动系统14使加工头13沿X轴方向移动时加工头13在绕B轴的旋转方向上的实际移动量(旋转量)。移动误差ECX可以是在探头驱动系统14使加工头13沿X轴方向移动时加工头13在绕C轴的旋转方向上的实际移动量(旋转量)。
如上所述,探头驱动系统14使加工头13沿Y轴方向移动。在这种情况下,在加工头13的移动中产生的移动误差可以包含加工头13沿Y轴方向移动(直线移动)的情况下在加工头13的移动中产生的移动误差EY。移动误差EY可以包含X轴方向上的移动误差EXY、Y轴方向上的移动误差EYY、Z轴方向上的移动误差EZY、绕A轴的旋转方向上的移动误差EAY、绕B轴的旋转方向上的移动误差EBY和绕C轴的旋转方向上的移动误差ECY中的至少一个。移动误差EXY可以是在探头驱动系统14使加工头13沿Y轴方向移动时加工头13在X轴方向上的实际移动量。移动误差EYY可以是在探头驱动系统14使加工头13沿Y轴方向移动时加工头13在Y轴方向上的实际移动量与加工头13在Y轴方向上的移动量目标值之间的差分。移动误差EZY可以是在探头驱动系统14使加工头13沿Y轴方向移动时加工头13在Z轴方向上的实际移动量。移动误差EAY可以是在探头驱动系统14使加工头13沿Y轴方向移动时加工头13在绕A轴的旋转方向上的实际移动量(旋转量)。移动误差EBY可以是在探头驱动系统14使加工头13沿Y轴方向移动时加工头13在绕B轴的旋转方向上的实际移动量(旋转量)。移动误差ECY可以是在探头驱动系统14使加工头13沿Y轴方向移动时加工头13在绕C轴的旋转方向上的实际移动量(旋转量)。
如上所述,探头驱动系统14使加工头13沿Z轴方向移动。在这种情况下,对于在加工头13的移动中产生的移动误差,可计算在加工头13沿Z轴方向移动(直线移动)的情况下在加工头13的移动中产生的移动误差。移动误差EZ可以包含X轴方向上的移动误差EXZ、Y轴方向上的移动误差EYZ、Z轴方向上的移动误差EZZ、绕A轴的旋转方向上的移动误差EAZ、绕B轴的旋转方向上的移动误差EBZ和绕C轴的旋转方向上的移动误差ECZ中的至少一个。移动误差EXZ可以是在探头驱动系统14使加工头13沿Z轴方向移动时加工头13在X轴方向上的实际移动量。移动误差EYZ可以是在探头驱动系统14使加工头13沿Z轴方向移动时加工头13在Y轴方向上的实际移动量。移动误差EZZ可以是在探头驱动系统14使加工头13沿Z轴方向移动时加工头13在Z轴方向上的实际移动量与加工头13在Z轴方向上的移动量目标值之间的差分。移动误差EAZ可以是在探头驱动系统14使加工头13沿Z轴方向移动时加工头13在绕A轴的旋转方向上的实际移动量(旋转量)。移动误差EBZ可以是在探头驱动系统14使加工头13沿Z轴方向移动时加工头13在绕B轴的旋转方向上的实际移动量(旋转量)。移动误差ECZ可以是在探头驱动系统14使加工头13沿Z轴方向移动时加工头13在绕C轴的旋转方向上的实际移动量(旋转量)。
在平台16的移动中产生的移动误差可以包含相当于在平台驱动系统17使平台16沿一个移动方向移动时平台16在一个移动方向上的实际移动量与平台16在一个移动方向上的移动量目标值之间的差分(即,偏移)的误差。在平台16的移动中产生的移动误差可以包含相当于当平台驱动系统17使平台16沿一个移动方向移动时平台16在与一个移动方向不同的另一个移动方向上的实际移动量的误差。例如,在平台驱动系统17移动平台16使得平台16仅沿一个移动方向移动时,理想情况下,平台16不会沿另一个移动方向移动。因此,应在一个移动方向上移动的平台16实际上沿另一个移动方向移动时,产生平台16在另一个移动方向上的移动误差。
如上所述,平台驱动系统17使平台16沿着绕A轴的旋转方向移动。在这种情况下,在平台16的移动中产生的移动误差可以包含在平台16沿A轴的旋转方向移动(旋转移动)的情况下在平台16的移动中产生的移动误差EA。移动误差EA可以包含X轴方向上的移动误差EXA、Y轴方向上的移动误差EYA、Z轴方向上的移动误差EZA、绕A轴的旋转方向上的移动误差EAA、绕B轴的旋转方向上的移动误差EBA和绕C轴的旋转方向上的移动误差ECA中的至少一个。移动误差EXA可以是在平台驱动系统17使平台16沿着绕A轴的旋转方向移动时平台16在X轴方向上的实际移动量。移动误差EYA可以是在平台驱动系统17使平台16沿着绕A轴的旋转方向移动时平台16在Y轴方向上的实际移动量。移动误差EZA可以是在平台驱动系统17使平台16沿着绕A轴的旋转方向移动时平台16在Z轴方向上的实际移动量。移动误差EAA可以是在平台驱动系统17使平台16沿着绕A轴的旋转方向移动时平台16在绕A轴的旋转方向上的实际移动量与平台16在绕A轴的旋转方向上的移动量目标值之间的差分。移动误差EBA可以是在平台驱动系统17使平台16沿着绕A轴的旋转方向移动时平台16在绕B轴的旋转方向上的实际移动量(旋转量)。移动误差ECA可以是在平台驱动系统17使平台16沿着绕A轴的旋转方向移动时平台16在绕C轴的旋转方向上的实际移动量(旋转量)。
如上所述,平台驱动系统17使平台16沿着绕C轴的旋转方向移动。在这种情况下,在平台16的移动中产生的移动误差可以包含在平台16沿绕C轴的旋转方向移动(旋转移动)的情况下在平台16的移动中产生的移动误差EC。移动误差EC可以包含X轴方向上的移动误差EXC、Y轴方向上的移动误差EYC、Z轴方向上的移动误差EZC、绕A轴的旋转方向上的移动误差EAC、绕B轴的旋转方向上的移动误差EBC和绕C轴的旋转方向上的移动误差ECC中的至少一个。移动误差EXC可以是在平台驱动系统17使平台16沿着绕C轴的旋转方向移动时平台16在X轴方向上的实际移动量。移动误差EYC可以是在平台驱动系统17使平台16沿着绕C轴的旋转方向移动时平台16在Y轴方向上的实际移动量。移动误差EZC可以是在平台驱动系统17使平台16沿着绕C轴的旋转方向移动时平台16在Z轴方向上的实际移动量。移动误差EAC可以是在平台驱动系统17使平台16沿着绕XC轴的旋转方向移动时平台16在绕A轴的旋转方向上的实际移动量(旋转量)。移动误差EBC可以是在平台驱动系统17使平台16沿着绕C轴的旋转方向移动时平台16在绕B轴的旋转方向上的实际移动量(旋转量)。移动误差ECC可以是在平台驱动系统17使平台16沿着绕C轴的旋转方向移动时平台16在绕C轴的旋转方向上的实际移动量与平台16在绕C轴的旋转方向上的移动量目标值之间的差分。
在平台驱动系统17使平台16沿绕A轴的旋转方向旋转时,加工单元1可以测量载放在沿绕A轴的旋转方向旋转的平台16上的基准构件FM。在这种情况下,控制单元2可以基于基准构件FM的测量结果计算平台16绕A轴的旋转中心坐标(即,A轴的位置)。同样地,在平台驱动系统17使平台16沿绕C轴的旋转方向旋转时,加工单元1可以测量载放在沿绕C轴的旋转方向旋转的平台16上的基准构件FM。在这种情况下,控制单元2可以基于基准构件FM的测量结果计算平台16绕C轴的旋转中心坐标(即,C轴的位置)。由此,控制单元2可以基于载放在沿绕一个旋转轴的旋转方向旋转的平台16上的基准构件FM的测量结果来计算平台16绕一个旋转轴的旋转中心坐标(即,一个旋转轴的位置)。
移动误差可以包含关于加工头13的移动轴与平台16的移动轴(旋转轴)之间的关系的误差。例如,移动误差可以包含关于加工头13的移动轴与平台16的旋转轴之间的正交度(直角度)的误差。例如,移动误差可以包含关于加工头13的移动轴与平台16的旋转轴之间的平行度的误差。
移动误差可以包含与加工头13的移动轴有关的误差。例如,移动误差可以包含关于加工头13的一个移动轴与另一个移动轴之间的正交度(直角度)的误差。
移动误差可以包含与平台16的移动轴(旋转轴)有关的误差。例如,移动误差可以包含关于平台16的一个旋转轴与另一个旋转轴之间的正交度(直角度)的误差。
另外,基于基准构件FM的位置计算移动误差的动作本身可以与基于ISO10791-6.2014中规定的球杆仪或基准球的位置计算移动误差(即,运动误差)的动作相同。即,基于基准构件FM的位置计算移动误差的动作本身可以与利用球杆仪的测量或所谓的R-test测量相同。
作为一个示例,控制单元2可以通过分析基准构件FM的位置(例如,移动轨迹)来计算在基准构件FM的位置处表现出来的移动误差。即,控制单元2可以通过分析基准构件FM的位置(例如,移动轨迹)来确定基准构件FM的位置偏离理想位置的原因,并计算与该原因相关联的移动误差。
作为另一示例,在加工头13的移动精度高于平台16的移动精度的情况下,可以认为与在加工头13的移动中产生的移动误差相比,基准构件FM的位置从平台16的移动中产生的移动误差受到的影响更大。在这种情况下,控制单元2可以基于基准构件FM的位置计算在平台16的移动中产生的移动误差。例如,控制单元2可以基于在使平台16绕旋转轴CX旋转的同时测量到的基准构件FM的位置,计算在平台16沿着绕C轴的旋转方向的移动中产生的移动误差。例如,控制单元2可以基于在使平台16绕旋转轴AX旋转的同时测量到的基准构件FM的位置,计算在平台16沿着绕A轴的旋转方向的移动中产生的移动误差。作为一个示例,图15(b)和图15(c)所示的测量数据表示平台16的旋转轴CX不与加工头13的移动轴(X轴或Y轴)正交。因此,控制单元2可以基于图15(b)和图15(c)所示的测量数据,计算关于平台16的旋转轴CX与加工头13的移动轴(X轴或Y轴)之间的正交度的误差。
作为另一示例,在测量基准构件FM时加工头13不移动的情况下,基准构件FM的位置不会受加工头13的移动中产生的误差的影响,而是受平台16的移动中产生的移动误差的影响。在这种情况下,控制单元2可以基于基准构件FM的位置计算在平台16的移动中产生的移动误差。例如,控制单元2可以基于在使平台16绕旋转轴CX旋转的同时测量到的基准构件FM的位置,计算在平台16沿着绕C轴的旋转方向的移动中产生的移动误差。例如,控制单元2可以基于在使平台16绕旋转轴AX旋转的同时测量到的基准构件FM的位置,计算在平台16沿着绕A轴的旋转方向的移动中产生的移动误差。
作为另一示例,在平台16的移动精度高于加工头13的移动精度的情况下,可以认为与在平台16的移动中产生的移动误差相比,基准构件FM的位置从加工头13的移动中产生的移动误差受到的影响更大。在这种情况下,控制单元2可以基于基准构件FM的位置计算在加工头13的移动中产生的移动误差。例如,控制单元2可以基于在加工头13沿X轴方向移动的同时测量到的基准构件FM的位置,计算在加工头13沿X轴方向的移动中产生的移动误差。例如,控制单元2可以基于在加工头13沿Y轴方向移动的同时测量到的基准构件FM的位置,计算在加工头13沿Y轴方向的移动中产生的移动误差。例如,控制单元2可以基于在加工头13沿Z轴方向移动的同时测量到的基准构件FM的位置,计算在加工头13沿Z轴方向的移动中产生的移动误差。
在计算出移动误差的情况下,控制单元2可以基于移动误差来控制加工单元1。具体地,即使在产生移动误差的情况下,控制单元2也可以控制加工单元1,使得与未产生移动误差的情况同样地加工工件W并且对测量对象物M进行测量。例如,即使在产生了移动误差的情况下,控制单元2也可以控制用于移动加工头13的探头驱动系统14,使得加工头13与未产生移动误差的情况同样地移动。即,控制单元2可以移动加工头13,以抵消移动误差。例如,即使在产生了移动误差的情况下,控制单元2也可以控制用于移动平台16的平台驱动系统17,使得平台16与未产生移动误差的情况同样地移动。即,控制单元2可以移动平台16,以抵消移动误差。另外,由于移动误差是根据与基准构件FM的位置有关的信息计算的,因此可以认为控制单元2基于与基准构件FM的位置有关的信息来控制加工头13和平台16中的至少一方的移动(即,控制探头驱动系统14和平台驱动系统17中的至少一方)。
控制单元2可以将与计算出的移动误差有关的移动误差信息存储在控制单元2所包括的存储装置中。控制单元2可以将与计算出的移动误差有关的移动误差信息存储在配置在控制单元2的外部的存储装置中。在这种情况下,控制单元2可以基于存储在存储装置中的移动误差信息来控制加工单元1。
控制单元2可以将移动误差信息连同与为了计算移动误差而测量基准构件FM的测量期间的加工单元1的温度有关的温度信息一起存储在存储装置中。加工单元1的温度可以包含设置有加工单元1的环境的温度(例如,容纳加工单元1的内部空间SP的温度)。加工单元1的温度可以包含加工单元1所包括的构件(例如,加工头13、探头驱动系统14、平台16和平台驱动系统17中的至少一个)的温度。温度信息可以包含关于在测量期间内的加工单元1的温度的统计值(例如,最大值、最小值、平均值和中值中的至少一个)的信息。控制单元2可以将分别与加工单元1的温度不同的多个环境相对应的多个移动误差信息连同温度信息一起存储在存储装置中。在这种情况下,控制单元2可以基于与最接近加工单元1当前温度的温度相对应的一个移动误差信息来控制加工单元1。
加工系统SYS可以以一定的周期进行上述的移动误差计算动作。例如,加工系统SYS也可以每n1(n1是1以上的整数)天进行移动误差计算动作。例如,加工系统SYS也可以每n2(n2是1以上的整数)个星期进行移动误差计算动作。例如,加工系统SYS也可以每n3(n3是1以上的整数)个月进行移动误差计算动作。例如,加工系统SYS也可以每n4(n4是1以上的整数)年进行移动误差计算动作。例如,加工系统SYS也可以每n5(n5是1以上的整数)个小时进行移动误差计算动作。
由此,在本实施方式中,控制单元2能计算在加工头13和平台16中的至少一方的移动中产生的移动误差。因此,加工单元1能在控制单元2的控制下,减小移动误差的影响同时,加工工件W并且加工测量对象物M。特别地,在本实施方式中,为了使用从加工头13射出的测量光ML测量基准构件FM,不需要安装用于测量基准构件FM的专用的测量装置(例如,ISO10791-6.2014中规定的位移计等)。因此,控制单元2能相对高精度地计算基准构件FM的位置,而不受由测量装置的安装引起的安装误差的影响。结果,控制单元2能相对高精度地计算移动误差。因此,加工单元1能在控制单元2的控制下,确切减小移动误差的影响同时,加工工件W并且加工测量对象物M。
(2-3)变形误差计算动作
接下来,将说明变形误差计算动作。如上所述,变形误差计算动作是计算由于加工单元1所包括的构件的变形而引起的在加工头13和平台16中的至少一方的移动中产生的移动误差的动作。
具体地,用于移动加工头13的探头驱动系统14所包括的构件(以下称为“探头驱动构件”)可能由于加工单元1的温度变化而变形。作为探头驱动构件的一个示例,可以举出沿X轴方向延伸以使加工头13沿X轴方向移动的X引导构件(换句话说,X轨道构件)、沿Y轴方向延伸以使加工头13沿Y轴方向移动的Y引导构件(换句话说,Y轨道构件)、以及沿Z轴方向延伸以使加工头13沿Z轴方向移动的Z引导构件(换句话说,Z轨道构件)中的至少一个。例如,探头驱动构件可能由于温度的升高而膨胀。例如,探头驱动构件可能由于温度的降低而收缩。也就是说,可能发生探头驱动构件的热膨胀或热收缩。在这种情况下,可能由于探头驱动构件的变形(例如,热膨胀或热收缩),导致在加工头13的移动中产生移动误差。
同样地,用于移动平台16的平台驱动系统17所包括的构件(以下称为“平台驱动构件”)可能由于加工单元1的温度变化而变形。例如,平台驱动构件可能由于温度的升高而膨胀。例如,平台驱动构件可能由于温度的降低而膨胀。也就是说,可能发生平台驱动构件的热膨胀或热收缩。在这种情况下,可能由于平台驱动构件的变形(例如,热膨胀或热收缩),导致在平台16的移动中产生移动误差。
因此,在本实施方式中,加工系统SYS通过进行变形误差计算动作,计算由于加工单元1所包括的构件(例如探头驱动构件和平台驱动构件中的至少一方)的变形而导致在加工头13和平台16中的至少一方的移动中产生的移动误差。
这里,在用于加工工件W的加工头和载放工件W的平台双方移动的加工系统(例如,一般的5轴加工机)中,平台的移动精度充分高于加工头的移动精度的可能性变大。这种情况下,可以认为平台的移动误差小到可以忽略不计。也就是说,可以认为平台极准确地进行移动。在这种情况下,加工系统SYS通过进行变形误差计算动作,能够高精度地计算加工头的移动中产生的移动误差。因此,为了简化说明,在下面的说明中,将说明用于计算由于探头驱动构件的变形而导致加工头13的移动中产生的移动误差的变形误差计算动作。然而,加工系统SYS可以通过进行与下面说明的变形误差计算动作相同的动作,来计算由于平台驱动构件的变形而导致在平台16的移动中产生的移动误差。
下面,将参照图16说明变形误差计算动作。图16是示出变形误差计算动作的流程的流程图。
如图16所示,首先,上述的基准构件FM被载放在平台16上(步骤S11)。
之后,控制单元2计算基准构件FM在平台16上的位置(步骤S12)。在本实施方式中,将说明控制单元2计算基准构件FM绕旋转轴CX的旋转半径R作为表示基准构件FM在平台16上的位置的指标值的示例。在这种情况下,控制单元2可以通过进行第一半径计算动作和第二半径计算动作中的至少一个来计算旋转半径R。以下,将依次说明第一半径计算动作至第二半径计算动作。
首先,说明第一半径计算动作。在这种情况下,如图17(a)和图17(b)所示,加工单元1在控制单元2的控制下使平台16绕旋转轴AX旋转。在这种情况下,加工单元1可以使平台16绕旋转轴AX旋转,使得载放有基准构件FM的载物面161平行于Z轴方向(即,重力方向)。加工单元1可以使平台16绕旋转轴AX旋转,使得载物面161成为沿从加工头13射出的测量光ML的行进方向(在图17(a)和图17(b)中示出的示例中为Z轴方向)的平面。加工单元1可以使平台16绕旋转轴AX旋转,使得与载物面161正交的旋转轴CX与Z轴方向正交。
然后,如图18(a)至图18(d)所示,加工单元1可以在控制单元2的控制下测量位于位置P8的基准构件FM,并且测量从位置P8移动到与位置P8不同的位置P9的基准构件FM。在这种情况下,控制单元2可以从加工单元1获取由于测量光ML照射到位于位置P8的基准构件FM而产生的来自基准构件FM的返回光RL的检测结果。并且,控制单元2可以从加工单元1获取由于测量光ML照射到位于位置P9的基准构件FM而产生的来自基准构件FM的返回光RL的检测结果。控制单元2可以基于来自位于位置P8的基准构件FM的返回光RL的检测结果和来自位于位置P9的基准构件FM的返回光RL的检测结果来计算旋转半径R。
具体地,首先,如图18(a)和图18(b)所示,加工单元1可以通过将测量光ML照射到位于位置P8的基准构件FM来测量位于位置P8的基准构件FM。然后,如图18(c)和图18(d)所示,加工单元1可以使平台16绕旋转轴CX旋转,使得位于位置P8的基准构件FM从位置P8移动到与位置P8不同的位置P9。然后,如图18(c)和图18(d)所示,加工单元1可以通过将测量光ML照射到位于位置P9的基准构件FM来测量位于位置P9的基准构件FM。在这种情况下,加工单元1可以通过将测量光ML照射到停在位置P9的基准构件FM,来测量位于位置P9的基准构件FM。也就是说,加工单元1可以交替地进行基准构件FM的测量、基准构件FM的移动(旋转)、基准构件FM的停止。其中,加工单元1可以测量在位置P9处移动的基准构件FM。
位置P8和位置P9可以满足位置P8和位置P9沿着测量光ML的行进方向排列这样的第一位置条件。反过来说,加工单元1可以使平台16绕旋转轴CX旋转,使得位置P8和位置P9满足第一位置条件。在图18(a)至图18(d)所示的示例中,测量光ML的行进方向是Z轴方向。在这种情况下,加工单元1可以使平台16绕旋转轴CX旋转,使得位置P8和位置P9沿Z轴方向排列。
位置P8和位置P9也可以满足第二位置条件,即位置P8和位置P9在沿着与测量光ML的行进方向交叉的面的方向上位于相同位置,并且在沿着测量光ML的行进方向的方向上位于不同位置。反过来说,加工单元1可以使平台16绕旋转轴CX旋转,使得位置P8和位置P9满足第二位置条件。在图18(a)至图18(d)所示的示例中,测量光ML的行进方向是Z轴方向。在这种情况下,加工单元1可以使平台16绕旋转轴CX旋转,使得位置P8和位置P9在沿与Z轴方向交叉的XY平面的方向(例如,X轴方向和Y轴方向中的至少一方)上位于相同位置(使得X坐标和Y坐标彼此相同)。在图18(a)至图18(d)所示的示例中,加工单元1使平台16绕旋转轴CX旋转,使得位置P8和位置P9在X轴方向和Y轴方向上都位于相同的位置。并且,加工单元1可以使平台16绕旋转轴CX旋转,使得位置P8和位置P9位于Z轴方向上的不同位置。在图18(a)至图18(d)所示的示例中,加工单元1使平台16绕旋转轴CX旋转,使得位置P8沿着Z轴方向位于位置P9的上方。
位置P8和位置P9可以满足第三位置条件,即位置P8和位置P9分别位于以旋转轴CX为中心的圆C(参照图18(b)和图18(d))和通过该圆的中心(即,旋转轴CX)的直线L(参照图18(b)和图18(d))交叉的两个位置。反过来说,加工单元1可以使平台16绕旋转轴CX旋转,使得位置P8和位置P9满足第三位置条件。
在位置P8和位置P9满足第一位置条件和第三位置条件双方时,如图18(a)和图18(b)所示,位置P8相当于在平台16绕旋转轴CX旋转时基准构件FM的移动轨迹上的最上方的位置。另一方面,如图18(c)和图18(d)所示,位置P9相当于平台16绕旋转轴CX旋转时基准构件FM的移动轨迹上的最下方的位置。在这种情况下,加工单元1可以使平台16绕旋转轴CX旋转180度,从而将位于位置P8的基准构件FM移动到位置P9。另外,在位置P8和位置P9满足第一位置条件和第三位置条件时,位置P8和位置P9必然满足第二位置条件。
在第一半径计算动作中,优选为位置P8和位置P9满足第一位置条件和第三位置条件。在这种情况下,加工单元1可以使平台16绕旋转轴AX旋转,使得载放有基准构件FM的载物面161与Z轴方向平行,然后可以根据需要使平台16绕旋转轴CX旋转,使得基准构件FM位于在平台16绕旋转轴CX旋转时基准构件FM的移动轨迹上的最上方的位置P8。然后,加工单元1可以测量位于位置P8处的基准构件FM。然后,加工单元1可以通过使平台16绕旋转轴CX旋转180度,从而使位于位置P8的基准构件FM移动到在平台16绕旋转轴CX旋转时基准构件FM的移动轨迹上的最下方的位置P9。然后,加工单元1可以测量位于位置P9的基准构件FM。
加工单元1可以测量位于位置P8的基准构件FM和位于位置P9的基准构件FM双方,而不移动加工头13。具体地,如图18(a)和图18(b)所示,加工单元1可以将测量光ML从位于位置P12的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P8的基准构件FM。并且,加工单元1可以使用位于位置P12的加工头13(特别是物镜光学系统134)来接收来自位于位置P8的基准构件FM的返回光RL。而且,如图18(c)和图18(d)所示,加工单元1可以将测量光ML从位于位置P12的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P9的基准构件FM。并且,加工单元1可以使用位于位置P12的加工头13(特别是物镜光学系统134)来接收来自位于位置P9的基准构件FM的返回光RL。在这种情况下,位置P12是满足以下条件的位置:位于位置P12的加工头13的测量照野MSA中包含位于位置P8的基准构件FM和位于位置P9的基准构件FM双方(即,包含位置P8和位置P9双方)。
在完成基准构件FM的测量之后,控制单元2可以基于基准构件FM的测量结果计算旋转半径R。具体地,控制单元2可以基于基准构件FM的测量结果计算从加工头13到基准构件FM的距离。即,如图19(a)和图19(b)所示,控制单元2可以计算从加工头13到位于位置P8的基准构件FM的距离d81和从加工头13到位于位置P9的基准构件FM的距离d91。这里,由于位置P8和位置P9分别相当于基准构件FM的移动轨迹上的最上方的位置和最下方的位置,因此,如图19(a)和图19(b)所示,距离d81和距离d91之间的差分(即,d91-d81)与旋转半径R的两倍一致。因此,控制单元2可以使用R=(d91-d81)/2这样的数学式来计算旋转半径R。
另外,除了测量位于位置P8的基准构件FM和位于位置P9的基准构件FM之外,或者代替测量位于位置P8的基准构件FM和位于位置P9的基准构件FM,加工单元1可以在使平台16绕旋转轴CX旋转360度的期间内多次测量基准构件FM。在这种情况下,如图20所示,控制单元2可以基于基准构件FM的测量结果来计算平台16绕旋转轴CX的旋转角度与从加工头13到基准构件FM的距离之间的关系。然后,控制单元2可以计算从加工头13到基准构件FM的距离的最大值和最小值之间的差分d_diff。从加工头13到基准构件FM的距离的最大值和最小值之间的差分d_diff相当于上述位置P8和位置P9之间的差分。因此,控制单元2可以使用R=d_diff/2这样的数学式来计算旋转半径R。
接下来,将说明第二半径计算动作。在第二半径计算动作中,与第一半径计算动作同样,加工单元1使平台16绕旋转轴AX旋转。之后,在第二半径计算动作中,与第一半径计算动作同样,加工单元1可以测量位于位置P8的基准构件FM,并且测量从位置P8移动到与位置P8不同的位置P9的基准构件FM。
第二半径计算动作在位置P8和位置P9满足上述的第一位置条件和第二位置条件而不满足第三位置条件这一点上,不同于位置P8和位置P9满足上述的第一位置条件到第三位置条件的第一半径计算动作。在这种情况下,如图21(a)至图21(b)所示,加工单元1可以通过从假设基准构件FM位于Z轴方向上与旋转轴CX相同位置(相同高度)的位置P0的基准状态开始,使平台16沿着绕旋转轴CX的一个方向(在图21(b)所示的示例中为逆时针方向)旋转规定角度θ,从而将基准构件FM配置在位置P8。在这种状态下,加工单元1可以测量位于位置P8的基准构件FM。之后,如图21(c)至图21(d)所示,加工单元1可以通过从基准状态开始使平台16沿着绕旋转轴CX的一个方向的相反侧的另一方向(在图21(d)所示的示例中为顺时针方向)旋转规定角度θ,从而将基准构件FM配置在位置P9。在这种状态下,加工单元1可以测量位于位置P9的基准构件FM。然而,只要加工单元1能够测量位于位置P8的基准构件FM和位于位置P9的基准构件FM,平台16的移动方法就不限于该方法。例如,加工单元1可以在测量了位于位置P8的基准构件FM之后,使平台16旋转2θ来使位于位置P8的基准构件FM移动到位置P9。
在完成基准构件FM的测量之后,控制单元2可以基于基准构件FM的测量结果计算旋转半径R。具体地,控制单元2可以基于基准构件FM的测量结果计算从加工头13到基准构件FM的距离。即,如图22(a)和图22(b)所示,控制单元2可以计算从加工头13到位于位置P8的基准构件FM的距离d82和从加工头13到位于位置P9的基准构件FM的距离d92。在这种情况下,如图22(a)和图22(b)所示,在距离d82和距离d92与旋转半径R之间,sinθ=((d92-d82)/2)/R的关系成立。因此,控制单元2可以使用R=(d92-d82)/2sinθ这样的数学式来计算旋转半径R。
加工单元1可以在改变平台16的旋转角度θ的同时多次进行使平台16绕旋转轴CX旋转的动作,以将基准构件FM分别配置在位置P8和位置P9处。也就是说,若旋转角度θ改变,则位置P8和位置P9也改变。因此,加工单元1可以在改变位置P8和位置P9的同时多次进行使平台16绕旋转轴CX旋转的动作,以将基准构件FM分别配置在位置P8和位置P9处。结果,基准构件FM可以依次被配置在多个不同的位置P8上,并且可以依次被配置在多个不同位置P9上。在下面的说明中,假设在平台16绕旋转轴CX旋转了旋转角度θk(k是从1到N的整数,N是表示进行使平台16旋转的动作的次数的整数)的情况下,基准构件FM位于位置P8k和位置P9k处。在这种情况下,加工单元1每当进行使平台16绕旋转轴CX旋转的动作以将基准构件FM分别配置在位置P8和位置P9处时,可以测量位于位置P8的基准构件FM和位于位置P9的基准构件FM。即,加工单元1可以测量位于位置P81的基准构件FM和位于位置P91的基准构件FM,测量位于位置P82的基准构件FM和位于位置P92的基准构件FM,...,测量位于位置P8N的基准构件FM和位于位置P9N的基准构件FM。之后,控制单元2可以基于位于位置P8k的基准构件FM和位于位置P9k的基准构件FM的测量结果来计算旋转半径Rk。即,控制单元2可以计算旋转半径R1、旋转半径R2、……、旋转半径RN。之后,控制单元2可以计算旋转半径R1到RN的平均值作为旋转半径R。
在第二半径计算动作中,与第一半径计算动作相比,测量光ML的行进方向上的位置P8和位置P9之间的距离变短。因此,测量光ML散焦的影响对由控制单元2计算出的旋转半径R的精度造成的影响变小。因此,即使在加工头13的焦点深度(例如,物镜光学系统134的焦点深度)相对较浅(小)时,控制单元2也能够相对高精度地计算旋转半径R。
回到图16,在计算出旋转半径R之后,加工单元1在控制单元2的控制下使平台16绕旋转轴AX旋转(步骤S13)。在这种情况下,如图23所示,加工单元1可以使平台16绕旋转轴AX旋转,使得载放有基准构件FM的载物面161垂直于Z轴方向(即,重力方向)。加工单元1可以使平台16绕旋转轴AX旋转,使得载物面161成为与从加工头13射出的测量光ML的行进方向(在图23中示出的示例中为Z轴方向)交叉的平面。加工单元1可以使平台16绕旋转轴AX旋转,使得与载物面161正交的旋转轴CX与Z轴方向平行。
之后,加工单元1测量基准构件FM(步骤S14)。具体地,如图24(a)和图24(b)所示,加工单元1可以在控制单元2的控制下测量位于位置P10的基准构件FM,并且测量从位置P10移动到与位置P10不同的位置P11的基准构件FM。更具体地,首先,如图24(a)所示,加工单元1可以通过将测量光ML照射到位于位置P10的基准构件FM来测量位于位置P10的基准构件FM。之后,如图24(b)所示,加工单元1可以使平台16绕旋转轴CX旋转(旋转移动),使得位于位置P10的基准构件FM从位置P10移动到与位置P10不同的位置P11。之后,如图24(b)所示,加工单元1可以通过将测量光ML照射到位于位置P11的基准构件FM来测量位于位置P11的基准构件FM。结果,控制单元2可以从加工单元1获取由于测量光ML照射到位于位置P10的基准构件FM而产生的来自基准构件FM的返回光RL的检测结果。并且,控制单元2可以从加工单元1获取由于测量光ML照射到位于位置P11的基准构件FM而产生的来自基准构件FM的返回光RL的检测结果。控制单元2可以基于来自位于位置P10的基准构件FM的返回光RL的检测结果和来自位于位置P11的基准构件FM的返回光RL的检测结果来计算移动误差。
另外,在步骤S14中测量基准构件FM的动作可以与上述的移动误差计算动作中测量基准构件FM的动作相同。也就是说,在步骤S14中,加工单元1可以通过进行与上述的移动误差计算动作中测量基准构件FM的动作相同的动作来测量位于位置P10的基准构件FM和移动到位置P11的基准构件FM。因此,为了省略重复的说明,省略对在步骤S14中测量基准构件FM的动作的详细说明。在没有特别说明的情况下,加工单元1可以在步骤S14中进行与上述移动误差计算动作中测量基准构件FM的动作相同的动作。
加工单元1可以移动加工头13,使得加工头13跟随所移动的基准构件FM。具体地,加工单元1可以移动加工头13,使得进行移动的基准构件FM包括在以加工头13为基准确定的测量照野MSA中。具体地,如图25(a)所示,加工单元1可以将测量光ML从位于位置P6的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P10的基准构件FM。位置P6是满足以下条件的位置:位于位置P6的加工头13的测量照野MSA内包含位于位置P10的基准构件FM(即,包含位置P10)。并且,加工单元1可以使用位于位置P6的加工头13(特别是物镜光学系统134)来接收来自位于位置P10的基准构件FM的返回光RL。之后,如图25(b)所示,加工单元1可以使平台16绕旋转轴CX旋转,使得位于位置P10的基准构件FM从位置P10移动到位置P11。并且,如图25(b)所示,加工单元1可以使加工头13移动,使得位于位置P6的加工头13从位置P6移动到与位置P6不同的位置P7。位置P7是满足以下条件的位置:位于位置P7的加工头13的测量照野MSA内包含位于位置P11的基准构件FM(即,包含位置P11)。之后,如图25(b)所示,加工单元1可以将测量光ML从位于位置P7的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P11的基准构件FM。并且,加工单元1可以使用位于位置P7的加工头13(特别是物镜光学系统134)来接收来自位于位置P11的基准构件FM的返回光RL。
回到图16,在完成基准构件FM的测量之后,控制单元2可以基于在步骤S12中计算出的旋转半径和在步骤S14中获取的基准构件FM的测量结果,计算由于加工单元1所包括的构件的变形而导致在加工头13和平台16中的至少一方的移动中产生的移动误差(步骤S15)。也就是说,控制单元2基于步骤S12中的基准构件FM的测量结果和步骤S14中的基准构件FM的测量结果来计算移动误差。
具体地,控制单元2可以基于基准构件FM的测量结果计算基准构件FM的位置(特别是基准位置)。即,控制单元2可以生成表示基准构件FM的位置的测量数据(即,位置信息)。特别地,由于基准构件FM是移动的,控制单元2可以计算基准构件FM的移动轨迹(特别是基准位置的移动轨迹)。即,控制单元2可以生成表示基准构件FM的移动轨迹的测量数据。另外,在图26中使用实线示出了表示计算出的基准构件FM的位置(特别是移动轨迹)的测量数据的一个示例。图26示出了在使平台16绕旋转轴CX旋转的同时测量并且投影到XY平面上的基准构件FM的位置(三维位置)。之后,控制单元2可以基于计算出的基准构件FM的位置(即,作为位置信息的测量数据)来计算移动误差。
具体地,由于在图16的步骤S12中计算基准构件FM的旋转半径R,因此控制单元2能计算在平台16绕旋转轴CX旋转时基准构件FM的理想移动轨迹(即,形成半径为R的正圆的移动轨迹)。另一方面,测量数据表示基准构件FM的实际移动轨迹。这里,在没有产生移动误差的情况下,计算出的基准构件FM的移动轨迹与基准构件FM的理想移动轨迹一致。另一方面,在产生移动误差的情况下,计算出的基准构件FM的移动轨迹与基准构件FM的理想移动轨迹至少部分不一致。因此,可以说计算出的基准构件FM的移动轨迹与基准构件FM的理想移动轨迹之间的差异表示移动误差。因此,控制单元2可以基于在图16的步骤S12中计算出的旋转半径R来计算基准构件FM的理论上的移动轨迹。并且,控制单元2可以基于在图16的步骤S14中获取的基准构件FM的测量结果,计算基准构件FM的实际的移动轨迹。之后,控制单元2可以基于基准构件FM的理想的移动轨迹与基准构件FM的实际的移动轨迹之间的差异来计算移动误差。
另外,在变形误差计算动作中计算出的加工头13的移动误差可以与在上述的移动误差计算动作中计算出的加工头13的移动误差相同。例如,在变形误差计算动作中,控制单元2可以计算在加工头13沿一个移动方向移动的情况下在加工头13的移动中产生的移动误差(例如,移动误差EX、移动误差EY和移动误差EZ)。例如,在变形误差计算动作中,控制单元2可以计算与加工头13的移动轴有关的误差(例如,关于加工头13的一个移动轴与另一个移动轴之间的正交度(直角度)的误差)。例如,控制单元2可以在变形误差计算动作中计算与上面举例示出的移动误差不同的移动误差。
具体地,例如,如图26所示,控制单元2可以计算基准构件FM的理想的移动轨迹在X轴方向上的尺寸(例如,直径)Lx与基准构件FM的实际的移动轨迹在X轴方向上的尺寸(即,旋转半径R的两倍)之间的差分的绝对值,作为由于探头驱动构件的变形而导致在加工头13的移动中产生的X轴方向上的移动误差(例如,X轴变形量)。例如,如图26所示,控制单元2可以计算基准构件FM的理想的移动轨迹在Y轴方向上的尺寸(例如,直径)Ly与基准构件FM的实际的移动轨迹在Y轴方向上的尺寸(即,旋转半径R的两倍)之间的差分的绝对值,作为由于探头驱动构件的变形而导致在加工头13的移动中产生的Y轴方向上的移动误差(例如,Y轴变形量)。例如,如图26所示,控制单元2可以计算在平台16的旋转角度为规定角度θd时的基准构件FM的理想的移动轨迹与基准构件FM的实际的移动轨迹之间在X轴方向上的偏移量,作为由于探头驱动构件的变形而导致在加工头13的移动中产生的X轴方向上的移动误差(例如,节距误差)。例如,如图26所示,控制单元2可以计算在平台16的旋转角度为规定角度θd时的基准构件FM的理想的移动轨迹与基准构件FM的实际的移动轨迹之间在Y轴方向上的偏移量,作为由于探头驱动构件的变形而导致在加工头13的移动中产生的Y轴方向上的移动误差(例如,节距误差)。
在计算出移动误差的情况下,控制单元2可以基于移动误差来控制加工单元1。具体地,即使在产生移动误差的情况下,控制单元2也可以控制加工单元1,使得与未产生移动误差的情况同样地加工工件W并且对测量对象物M进行测量。例如,即使在产生了移动误差的情况下,控制单元2也可以控制用于移动加工头13的探头驱动系统14,使得加工头13与未产生移动误差的情况同样地移动。即,控制单元2可以移动加工头13,以抵消移动误差。
例如,在通过变形误差计算动作计算出在平台16的移动中产生的移动误差的情况下,控制单元2可以控制用于使平台16移动的平台驱动系统17,使得即使在产生了移动误差的情况下,平台16也与未产生移动误差的情况同样地移动。即,控制单元2可以移动平台16,以抵消移动误差。另外,由于移动误差是根据与基准构件FM的位置有关的信息计算的,因此可以认为控制单元2基于与基准构件FM的位置有关的信息来控制加工头13和平台16中的至少一方的移动(即,控制探头驱动系统14和平台驱动系统17中的至少一方)。可以认为:控制单元2基于根据位于位置P8的基准构件FM的测量结果、位于位置P9的基准构件FM的测量结果、位于位置P10的基准构件FM的测量结果、以及位于位置P11的基准构件FM的测量结果计算出的与基准构件FM的位置有关的信息,控制加工头13和平台16中的至少一方的移动(即,控制探头驱动系统14和平台驱动系统17中的至少一方)。
控制单元2可以将计算出的与移动误差有关的移动误差信息存储在控制单元2所包括的存储装置中。控制单元2可以将计算出的与移动误差有关的移动误差信息存储在配置在控制单元2的外部的存储装置中。在这种情况下,控制单元2可以基于存储在存储装置中的移动误差信息来控制加工单元1。
控制单元2可以将移动误差信息连同为了计算移动误差(在这种情况下,为变形误差)而测量基准构件FM的测量期间的与加工单元1的温度有关的温度信息一起存储在存储装置中。温度信息可以包含关于在测量期间内的加工单元1的温度的统计值(例如,最大值、最小值、平均值和中值中的至少一个)的信息。控制单元2可以将分别与加工单元1的温度不同的多个环境相对应的多个移动误差信息连同温度信息一起存储在存储装置中。在这种情况下,控制单元2可以基于与最接近加工单元1当前温度的温度相对应的一个移动误差信息来控制加工单元1。
加工系统SYS可以以一定的周期进行上述的变形误差计算动作。例如,加工系统SYS也可以每n1(n1是1以上的整数)天进行变形误差计算动作。例如,加工系统SYS也可以每n2(n2是1以上的整数)个星期进行变形误差计算动作。例如,加工系统SYS也可以每n3(n3是1以上的整数)个月进行变形误差计算动作。例如,加工系统SYS也可以每n4(n4是1以上的整数)年进行变形误差计算动作。例如,加工系统SYS也可以每n5(n5是1以上的整数)个小时进行变形误差计算动作。或者,如上所述,产生移动误差的原因之一是加工单元1的温度变化。在这种情况下,加工系统SYS可以在加工单元1的温度变化在允许量以上的情况下进行变形误差计算动作。即,加工系统SYS可以在推定加工单元1所包括的构件发生了变形的情况下进行变形误差计算动作。另外,上述的变形误差计算动作也可以在制造加工系统SYS之后,即与加工系统SYS周围的环境变化无关地进行。在这种情况下,能计算加工系统SYS的制造误差。
由此,在本实施方式中,控制单元2能计算由于加工单元1所包括的构件的变形而导致在加工头13和平台16中的至少一方的移动中产生的移动误差。因此,即使在加工单元1所包括的构件变形时,加工单元1也能够在控制单元2的控制下减小移动误差的影响的同时加工工件W并且加工测量对象物M。
另外,加工单元1所包括的构件可能由于与设置有加工系统SYS的环境的温度变化不同的原因而变形。即使在这种情况下,加工系统SYS也可以通过进行上述变形误差计算动作,来计算由于与环境温度的变化不同的原因而使加工单元1所包括的构件变形时产生的移动误差。作为加工单元1所包括的构件变形的原因的一个示例,可举出加工系统SYS的老化(例如,加工单元1所包括的构件的老化)和加工工件W的加工空间的压力变动中的至少一个。
(3)变形例
接着,对加工系统SYS的变形例进行说明。
(3-1)移动误差计算动作的变形例
在上述说明中,控制单元2至少基于位于位置P1的基准构件FM的测量结果和位于位置P2的基准构件FM的测量结果来计算移动误差。也就是说,加工单元1通过使平台16移动来移动基准构件M,并测量分别位于多个不同位置的基准构件FM。然而,加工单元1可以测量位于位置P1的基准构件FM,但不测量位于位置P2的基准构件FM。也就是说,加工单元1可以不通过使平台16移动来移动基准构件M,也可以不测量分别位于多个不同位置的基准构件FM。在这种情况下,加工单元1可以使加工头13沿测量光ML的行进方向移动,同时测量位于相同位置的基准构件FM。
具体地,如图27(a)所示,加工单元1可以使用位于位置P21的加工头13,测量位于位置P1的基准构件FM。之后,如图27(b)所示,加工单元1可以使加工头13沿Z轴方向移动,使得位于位置P21的加工头13从位置P21移动到在作为测量光ML的行进方向的Z轴方向上与位置P21不同的位置P22。之后,如图27(b)所示,加工单元1可以使用位于位置P22的加工头13,测量位于位置P1的基准构件FM。
之后,控制单元2可以基于基准构件FM的测量结果来计算在加工头13的移动中产生的移动误差(在这种情况下,是加工头沿Z轴方向的移动中产生的Z轴方向的移动误差EZZ)。具体地,控制单元2可以基于通过使用了位于位置P21的加工头13而得到的基准构件FM的测量结果,计算位于位置P21的加工头13与基准构件FM之间的距离d21。并且,控制单元2可以基于通过使用了位于位置P22的加工头13而得到的基准构件FM的测量结果,计算位于位置P22的加工头13与基准构件FM之间的距离d22。这里,在没有产生移动误差EZZ的情况下,距离d22和距离d21之间的差分(即,d22-d21)应该与加工头13在Z轴方向上的移动量目标值一致。另一方面,在产生移动误差EZZ的情况下,距离d22和距离d21之间的差分(即,d22-d21)与加工头13在Z轴方向上的移动量目标值不一致。在这种情况下,由于移动误差,在加工头13从位置P21移动到位置P22时,可以推定加工头13移动了比移动量目标值更长的距离或比移动量目标值更短的距离。因此,控制单元2可以计算距离d22和距离d21之间的差分,并将所计算出的差分与加工头13在Z轴方向上的移动量目标值之间的差分作为移动误差EZZ
另外,也可以在变形误差计算动作中进行同样的动作。
在上述说明中,在进行移动误差计算动作时,基准构件FM被配置在沿着与旋转轴交叉的方向远离平台16的旋转轴的位置处。然而,基准构件FM可以配置在平台31的旋转轴上。即,基准构件FM可以配置在平台31的旋转中心处。在这种情况下,每当加工单元1使平台31绕旋转轴旋转规定旋转量(即,规定旋转角度)时,可以使用测量光ML测量基准构件FM。控制单元2可以基于基准构件FM的测量结果,计算平台31的旋转轴的回转精度(例如,旋转轴的旋转定位误差)作为移动误差的一个示例。具体地说,在计算回转精度的情况下,图8(b)所示的包括多面体的基准构件FM可以被载放在平台31上。在这种情况下,控制单元2能基于基准构件FM的测量结果计算基准构件FM的各个面(即,多面体的各个面)的方向(例如,法线延伸的方向)。因此,每当平台31旋转规定旋转量时,控制单元2计算基准构件FM的各个面的方向。结果,控制单元2能计算基准构件FM的各个面的方向与平台31的旋转轴之间的偏移。这里,由于使用了测量光ML的测量对象物的测量精度相对较高,因此推定基准构件FM的各个面的方向与平台31的旋转轴之间的偏移是由平台31的旋转轴的定位误差引起的偏移。因此,控制单元2能计算基准构件FM的各个面的方向与平台31的旋转轴之间的偏移作为平台31的旋转轴的定位误差。
(3-2)变形误差计算动作的变形例
如参照图11(c)所说明的那样,表面包括平面FMs1和曲面FMs2双方的构件可以用作基准构件FM。在这种情况下,在图16的步骤S12中测量基准构件FM以计算旋转半径R的情况下,如图28(a)所示,加工单元1可以通过向基准构件FM的平面FMs1照射测量光ML来测量基准构件FM。这是因为,在为了计算旋转半径R而计算加工头13和基准构件FM之间的距离时,相比于加工头13和基准构件FM的曲面之间的距离,加工头13和基准构件FM的平面之间的距离能更高精度地计算出。在这种情况下,加工单元1可以使平台16绕A轴旋转,使得测量光ML能够照射到基准构件FM的平面FMs1。另一方面,在图16的步骤S14中,在计算出旋转半径R之后测量基准构件FM的情况下,如图28(b)所示,加工单元1可以通过将测量光ML照射到基准构件FM的曲面FMs2来测量基准构件FM。这是因为,在为了计算移动误差而计算基准构件FM的基准位置时,如果判明了基准构件FM的曲面FMs2的形状(例如球面的形状),则能够高精度地计算基准构件FM的基准位置(例如球的中心的位置)。在这种情况下,加工单元1可以使平台16绕A轴旋转,使得测量光ML能够照射到基准构件FM的曲面FMs2。
在图19的步骤S14中,加工单元1测量位于位置P10的基准构件FM和位于位置P11的基准构件FM。这里,如图29(a)所示,在位置P10和位置P11沿X轴方向和Y轴方向中的任一个位于相同位置时,为了测量位于位置P10的基准构件FM和位置P11的基准构件FM,加工单元1只要使加工头13沿X轴方向和Y轴方向中的任一个方向移动就足够了。即,加工单元1无需使加工头13在X轴方向和Y轴方向中的另一个方向上移动。在图29(a)所示的示例中,由于位置P10和位置P11沿Y轴方向位于相同位置,因此为了测量位于位置P10的基准构件FM和位于位置P11的基准构件FM,加工单元1可以使加工头13在X轴方向上移动,而无需使加工头13在Y轴方向上移动。然而,在这种情况下,难以计算加工头13沿X轴方向和Y轴方向中的任一个的移动中产生的移动误差。因此,加工单元1可以测量沿X轴方向分别位于彼此不同的至少两个位置上的基准构件FM,并且测量沿Y轴方向分别位于彼此不同的至少两个位置上的基准构件FM。例如,如图29(b)所示,加工单元1可以测量沿X轴方向分别位于彼此不同的位置P23和位置P24的基准构件FM,并且测量沿Y轴方向分别位于彼此不同的位置P25和位置P26的基准构件FM。在这种情况下,在对测量构件FM进行测量的过程中,加工头13沿X轴方向和Y轴方向双方移动。结果,控制单元2能够计算在加工头13分别沿X轴方向和Y轴方向中的每一个方向的移动中产生的移动误差。
在图19的步骤S12中计算旋转半径R时,控制单元2除了计算加工头13与基准构件FM之间的距离之外,还可以计算基准构件FM的三维位置。具体地,控制单元2可以计算位于位置P8的基准构件FM的三维位置和位于位置P9的基准构件FM的三维位置。在这种情况下,控制单元2可以基于图16的步骤S14中的基准构件FM的测量结果和图16的步骤S12中计算出的基准构件FM的三维位置,来计算在加工头13沿着X轴方向和Y轴方向中的至少一个方向的移动中产生的Z轴方向上的移动误差(例如,上述的移动误差EZX和移动误差EZY)。具体地,控制单元2可以基于在图16的步骤S12中计算出的基准构件FM的三维位置和图16的步骤S13中的平台16的旋转量,来计算在图16的步骤S14中测量基准构件FM的时刻下在加工头13和基准构件FM之间的理想距离d0。并且,控制单元2可以基于图16的步骤S14中的对基准构件FM的测量结果,计算在图16的步骤S14中测量基准构件FM的时刻下加工头13与基准构件FM之间的实际距离。例如,控制单元2可以计算加工头13与位于位置P10的基准构件FM之间的距离d330、以及加工头13与位于位置P11的基准构件FM之间的距离d331。这里,在没有产生Z轴方向上的移动误差的情况下,如图30(a)所示,距离d330和距离d331中的每一个应该与理想距离d0一致。另一方面,在产生Z轴方向上的移动误差的情况下,距离d330和距离d331中的至少一个与理想距离d0不一致。这是因为,在产生Z轴方向上的移动误差的情况下,在加工头13从位置P6移动到位置P7的过程中,加工头13不仅沿着X轴方向和Y轴方向中的至少一方移动,还沿着Z轴方向移动。因此,控制单元2可以计算理想距离d0与根据测量结果计算出的距离d330和距离d331中的至少一方之间的差分,作为Z轴方向上的移动误差。或者,控制单元2可以计算根据测量结果计算出的距离d330和距离d331之间的差分,作为Z轴方向上的移动误差。
在图19的步骤S12中计算旋转半径R时,加工单元1使平台16绕旋转轴AX旋转,使得载放有基准构件FM的载物面161与Z轴方向平行(参照图17(a)和图17(b))。然而,在步骤S12中,加工单元1可以在载放有基准构件FM的载物面161垂直于Z轴方向的状态下测量基准构件FM。具体地,如图31(a)所示,加工单元1可以将测量光ML从位于位置P15的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P10(或者,与位置P10不同的位置,以下在该段落中相同)的基准构件FM。并且,加工单元1可以使用位于位置P15的加工头13,来接收来自位于位置P10的基准构件FM的返回光RL。之后,如图31(b)所示,加工单元1可以将测量光ML从位于位置P15的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P11(或者,与位置P11不同的位置,以下在该段落中相同)的基准构件FM。并且,加工单元1可以使用位于位置P15的加工头13,来接收来自位于位置P11的基准构件FM的返回光RL。因此,位置P15是满足以下条件的位置:在位于位置P15的加工头13的测量照野MSA内包含位于位置P10的基准构件FM和位于位置P11的基准构件FM双方(即,包含位置P10和位置P11双方)。并且,根据需要,加工单元1可以进一步测量从位置P11移动到与位置P10和位置P11不同的位置的基准构件FM。每当平台16绕旋转轴CX旋转规定角度时,加工单元1可以测量基准构件FM。之后,控制单元2可以基于基准构件FM的测量结果计算基准构件FM的位置(特别是移动轨迹)。这里,由于加工头13没有移动,因此计算出的移动轨迹不会受到在加工头13的移动中产生的移动误差的影响。因此,计算出的移动轨迹是基准构件FM的实际移动轨迹。因此,控制单元2可以将所计算出的移动轨迹的半径(例如,投影在XY平面上的移动轨迹的半径)计算作为基准构件FM的旋转半径R。在这种情况下,由于不需要使平台16绕A轴旋转以计算旋转半径R,因此旋转半径R的精度不会受到在平台16绕A轴的移动中产生的移动误差的影响。因此,控制单元2能相对高精度地计算旋转半径R。
之后,在图16的步骤S14中,加工单元1可以至少测量位于位置P10的基准构件FM和位于位置P11的基准构件FM。在这种情况下,如图32(a)所示,加工单元1可以将测量光ML从位于与位置P15不同的位置P13的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P10的基准构件FM。位置P13是满足以下条件的位置:在位于位置P13的加工头13的测量照野MSA内包含位于位置P10的基准构件FM(即,包含位置P10)。并且,加工单元1可以使用位于位置P13的加工头13,来接收来自位于位置P10的基准构件FM的返回光RL。之后,如图32(b)所示,加工单元1可以使平台16绕旋转轴CX旋转,使得位于位置P10的基准构件FM从位置P10移动到位置P11。并且,如图32(b)所示,加工单元1可以使加工头13移动,使得位于位置P13的加工头13从位置P13移动到与位置P13不同的位置P14。位置P14是满足以下条件的位置:在位于位置P14的加工头13的测量照野MSA内包含位于位置P11的基准构件FM(即,包含位置P11)。之后,如图32(b)所示,加工单元1可以将测量光ML从位于位置P14的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P11的基准构件FM。并且,加工单元1可以使用位于位置P14的加工头13,来接收来自位于位置P11的基准构件FM的返回光RL。
或者,如图33(a)所示,加工单元1可以将测量光ML从位于与为了计算旋转半径R而设置的加工头13所在的位置P15相同的位置P16的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P10的基准构件FM。并且,加工单元1可以使用位于位置P16的加工头13,来接收来自位于位置P10的基准构件FM的返回光RL。之后,如图33(b)所示,加工单元1可以使平台16绕旋转轴CX旋转,使得位于位置P10的基准构件FM从位置P10移动到位置P11。并且,如图33(b)所示,加工单元1可以使加工头13移动,使得位于位置P16的加工头13从位置P16移动到与位置P16不同的位置P17。位置P17是满足以下条件的位置:在位于位置P17的加工头13的测量照野MSA内包含位于位置P11的基准构件FM(即,包含位置P11)。之后,如图33(b)所示,加工单元1可以将测量光ML从位于位置P17的加工头13(特别是物镜光学系统134)照射到位于位置P11的基准构件FM。并且,加工单元1可以使用位于位置P17的加工头13,来接收来自位于位置P11的基准构件FM的返回光RL。
控制单元2可以基于在第一半径计算动作中计算出的基准构件FM的旋转半径R和在第二半径计算动作中的基准构件FM的移动量,来计算平台16的移动误差。具体地,在通过第一半径计算动作来计算出基准构件FM的旋转半径R的情况下,控制单元2能根据旋转半径R,在第二半径计算动作中计算使平台16从基准状态绕旋转轴CX分别顺时针和逆时针旋转期望的旋转角度(例如,180度、小于180度的旋转角度或大于180度的旋转角度)时的基准构件FM的移动量(例如,图25中示出的d92-d82)的目标值。另一方面,控制单元2能基于在第二半径计算动作中的基准构件FM的测量结果,计算当使平台16绕旋转轴CX旋转期望旋转角度时的基准构件FM的实际移动量。在不存在平台16的移动误差的情况下,测量构件FM的移动量目标值与测量构件FM的实际移动量一致。另一方面,在存在平台16的移动误差的情况下,测量构件FM的移动量目标值与测量构件FM的实际移动量不一致。因此,控制单元2可以通过将测量构件FM的移动量目标值与测量构件FM的实际移动量进行比较来计算平台16的移动误差。另外,不限于使平台16从基准状态分别顺时针和逆时针旋转期望的旋转角度的情况,可以说在使平台16在任意方向上旋转期望旋转角度的情况下也是同样的。
在上述说明中,在图16中,在加工系统SYS计算基准构件FM的旋转半径R(步骤S12)之后,在使平台16绕旋转轴CX旋转的同时测量基准构件FM(步骤S14)。然而,加工系统SYS可以在使平台16绕旋转轴CX旋转的同时测量基准构件FM(步骤S14),之后计算基准构件FM的旋转半径R(步骤S12)。即,加工系统SYS也可以变更进行步骤S12的动作和步骤S14的动作的顺序。即使在这种情况下,控制单元2也能计算移动误差。只要能够计算移动误差,加工系统SYS可以任意地改变图16所示的各动作的顺序。
在上述说明中,进行图16的步骤S12的动作(即,用于计算旋转半径R的第一半径计算动作和第二半径计算动作中的至少一个)以计算移动误差。然而,加工系统SYS也可以出于与计算移动误差的目的不同的目的,进行图16的步骤S12的动作。加工系统SYS也可以与移动误差的计算无关地进行图16的步骤S12的动作。例如,加工系统SYS可以进行图16的步骤S12的动作,以计算平台16的载物面161的热膨胀和热收缩中的至少一个的程度。具体地说,加工系统SYS也可以在加工系统SYS预先载放于基准环境的状况下,通过第一半径计算动作和第二半径计算动作中的至少一方,预先计算出旋转半径R作为基准的旋转半径R0。之后,加工系统SYS可以根据通过再次进行第一半径计算动作和第二半径计算动作中的至少一方而获得的旋转半径R和基准的旋转半径R0,计算平台16的载物面161的热膨胀和热收缩中的至少一方的程度。
(3-3)其他变形例
在上述说明中,能够加工工件W的加工系统SYS进行移动误差计算动作。但是,能够测量工件W等测量对象物M的测量系统SYSa也可以进行上述光校准动作、移动误差计算动作及变形误差计算动作中的至少一个。图34中示出测量系统SYSa的结构的一个示例。如图34所示,测量系统SYSa与加工系统SYS相比,不同点在于可以包括测量单元1a来代替加工单元1。与加工单元1相比,不同点在于测量单元1a可以包括测量光源11a来代替加工光源11,并且包括测量头13a来代替加工头13。测量光源11a可以产生测量光。与加工头13相比,不同点在于测量头13a可以包括用于将由测量光源11a生成的测量光照射到测量对象物M的测量光学系统131a来代替加工光学系统131。测量系统SYSa的其他特征也可以与加工系统SYS的其他特征相同。测量系统SYSa进行的光校准动作也可以是将测量头13a照射测量光(即,来自测量光学系统131a的测量光)的目标照射位置与测量头13a照射测量光ML(即,来自测量光学系统132的测量光ML)的目标照射位置MA的位置对齐的动作。测量系统SYSa进行的移动误差计算动作也可以是用于计算在测量头13a和平台16中的至少一方的移动中产生的移动误差的动作。由测量系统SYSa进行的变形误差计算动作,也可以是用于计算由于测量单元1a所包括的构件的变形而导致在测量头13a及平台16中的至少一方的移动中产生的移动误差的动作。
测量光学系统132可以可拆卸地安装到加工头13上。在这种情况下,在测量光ML照射到基准构件FM时,测量光学系统132可以安装到加工头13上。另一方面,在加工头13加工工件W时,可以从加工头13拆下测量光学系统132。
在上述说明中,加工系统SYS通过对工件W照射加工光EL来加工工件W。也就是说,加工系统SYS通过将光这种形态的能量束照射到工件W上,从而加工工件W。但是,加工系统SYS也可以将与光不同的任意的能量束照射到工件W,来加工工件W。作为任意能量束的一个示例,可以举出带电粒子束和电磁波中的至少一种。作为带电粒子束的一个示例,可以举出电子束和离子束中的至少一种。在上述说明中,加工系统SYS通过将测量光ML照射到工件W来加工工件W。但是,加工系统SYS也可以将与光不同的任意的能量束照射到工件W,来测量工件W。
如图35所示,探头驱动系统14可以包括机械臂。也就是说,探头驱动系统14可以使用机械臂来移动加工头13。机械臂可以是具有三轴以上的自由度的机械手。机械臂可以作为具有所谓的垂直多关节结构的机器人来发挥功能。机械臂可以作为具有水平多关节结构的机器人极坐标型机器人来发挥功能。机械臂可以作为圆柱坐标型机器人来发挥功能。机械臂可以作为直角坐标型机器人来发挥功能。机械臂可以作为并联式机器人来发挥功能。加工头13可以安装到机械臂的前端。也就是说,加工头13可以作为末端执行器安装到机械臂上。另外,虽然图中未示出,平台驱动系统17也可以包括机械臂。也就是说,平台驱动系统17可以使用机械臂来移动平台16。
(四)附记
关于以上说明的实施方式,还公开以下的附记。
[附记1]
一种加工系统,其包括:载物装置,该载物装置能够载放工件并且能够载放与所述工件不同的基准构件;
加工装置,该加工装置能够经由物镜光学系统将用于加工所述工件的加工射束照射到所述工件上;
光检测装置,该光检测装置能够经由所述物镜光学系统将测量射束照射到所述基准构件上,并能够经由所述物镜光学系统接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;
加工头,该加工头包含所述物镜光学系统;
旋转装置,该旋转装置使所述载物装置旋转;以及
运算部,
所述光检测装置通过将所述测量射束照射到位于第一位置的所述基准构件来获取第一检测结果,并且通过将所述测量射束照射到使用所述旋转装置从所述第一位置已经移动到与所述第一位置不同的第二位置的所述基准构件来获取第二检测结果,
所述运算部基于使用所述第一检测结果来获得的所述基准构件的位置信息和使用所述第二检测结果来获得的所述基准构件的位置信息,计算在所述载物装置和所述加工头中的至少一方的移动中产生的移动误差。
[附记2]
如附记1所述的加工系统,其中,所述光检测装置经由位于第三位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第一位置的所述基准构件,并且经由位于所述第三位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第二位置的所述基准构件。
[附记3]
如附记2所述的加工系统,其中,所述光检测装置能使所述测量射束偏转,使得所述测量射束扫描测量区域,
所述第一位置和所述第二位置位于来自位于所述第三位置的所述物镜光学系统的所述测量射束所能扫描的所述测量区域内。
[附记4]
如附记1至3中任一项所述的加工系统,其中,由所述运算部计算出的所述移动误差含有由所述旋转装置引起的在所述载物装置的移动中产生的移动误差。
[附记5]
如附记1至4中任一项所述的加工系统,其中,还包括移动装置,该移动装置使所述加工头沿与所述物镜光学系统的光轴相交的移动轴移动,
所述光检测装置经由位于第四位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第一位置的所述基准构件,并接收来自所述基准构件的光,
之后,所述旋转装置使所述载物装置旋转,使得所述基准构件从所述第一位置移动到所述第二位置,并且所述移动装置使所述物镜光学系统移动,使得所述物镜光学系统从所述第四位置移动到与所述第四位置不同的第五位置,
之后,所述光检测装置经由位于所述第五位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第二位置的所述基准构件,并接收来自所述基准构件的光。
[附记6]
如附记1至5中任一项所述的加工系统,其中,还包括移动装置,该移动装置使所述加工头沿移动轴移动,
所述光检测装置在经由所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第八位置的所述基准构件和位于第九位置的所述基准构件之后,经由位于第六位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第十位置的所述基准构件,并接收来自所述基准构件的光,
之后,所述旋转装置使所述载物装置旋转,使得所述基准构件从所述第十位置移动到与所述第十位置不同的第十一位置,并且所述移动装置使所述物镜光学系统移动,使得所述物镜光学系统从所述第六位置移动到与所述第六位置不同的第七位置,
之后,所述光检测装置经由位于所述第七位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第十一位置的所述基准构件,并接收来自所述基准构件的光。
[附记7]
如附记1至6中任一项所述的加工系统,其中,还包括控制部,该控制部用于控制所述加工装置和所述光检测装置,
所述控制部对照射所述加工射束的加工位置与照射所述测量射束的测量位置之间的关系进行调整。
[附记8]
如附记1至6中任一项所述的加工系统,其中,还包括控制部,该控制部用于控制所述加工装置和所述光检测装置,
所述控制部基于照射所述加工射束的加工位置和照射所述测量射束的测量位置之间的关系,控制所述光检测装置,使得将所述测量射束照射到位于所述第一位置的所述基准构件和位于所述第二位置的所述基准构件。
[附记9]
如附记1至6中任一项所述的加工系统,其中,还包括控制部,该控制部用于控制所述加工装置和所述光检测装置,
所述控制部在对照射所述加工射束的加工位置和照射所述测量射束的测量位置之间的关系进行调整之后,控制所述光检测装置,使得将所述测量射束照射到位于所述第一位置的所述基准构件和位于所述第二位置的所述基准构件。
[附记10]
如附记1至9中任一项所述的加工系统,其中,还包括移动装置,该移动装置使所述加工头沿移动轴移动,
由所述运算部计算出的所述移动误差含有由所述旋转装置引起的在所述载物装置的移动中产生的移动误差和由所述移动装置引起的在所述载物装置的移动中产生的移动误差中的至少一方。
[附记11]
如附记1至10中任一项所述的加工系统,其中,所述光检测装置能经由所述物镜光学系统将所述测量射束照射到所述工件上,并能经由所述物镜光学系统接收由所述测量射束的照射产生的来自所述工件的光的至少一部分,
基于使用通过将所述测量射束照射到所述工件得到的所述光检测装置的检测结果而获得的所述工件的至少一部分的位置和形状中的至少一方,对用于照射所述加工射束的加工位置进行控制。
[附记12]
一种加工系统,包括:载物装置,该载物装置能够载放工件并且能够载放与所述工件不同的基准构件;
光检测装置,该光检测装置能经由物镜光学系统将用于测量所述基准构件的测量射束照射到所述基准构件,并能接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;
旋转装置,该旋转装置能使所述载物装置分别绕第一轴和与所述第一轴交叉的第二轴旋转;
移动装置,该移动装置使至少包含所述物镜光学系统的加工头沿移动轴移动;以及
运算部,
所述旋转装置通过使所述载物装置绕所述第一轴旋转,使所述基准构件从第八位置移动到第九位置,并且通过使所述载物装置绕所述第二轴旋转,使所述基准构件从第十位置移动到第十一位置,
所述光检测装置通过经由位于第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第八位置的所述基准构件来获取第八检测结果,并且通过经由位于所述第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到所述第九位置的所述基准构件来获取第九检测结果,并且通过经由位于第十三位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第十位置的所述基准构件来获取第十检测结果,并且通过经由位于所述第十三位置或者与第十三位置不同的第十四位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第十一位置的所述基准构件来获取第十一检测结果,
所述运算部基于使用所述第八检测结果来获得的所述基准构件的位置信息、使用所述第九检测结果来获得的所述基准构件的位置信息、使用所述第十检测结果来获得的所述基准构件的位置信息、以及使用所述第十一检测结果来获得的所述基准构件的位置信息,计算在所述载物装置和所述加工头中的至少一方的移动中产生的移动误差。
[附记13]
如附记12所述的加工系统,其中,所述载物装置包括载放有所述基准构件的载物面,
所述旋转装置通过使所述载物装置绕所述第一轴旋转,能使所述载物面与重力方向平行,并且能使所述载物面与重力方向垂直,
所述旋转装置在所述载物面与重力方向平行的情况下使所述载物装置绕所述第二轴旋转,从而能够使所述基准构件从所述第八位置移动到所述第九位置,
所述旋转装置在所述载物面与重力方向垂直的情况下使所述载物装置绕所述第二轴旋转,从而能够使所述基准构件从所述第十位置移动到所述第十一位置。
[附记14]
如附记12或13所述的加工系统,其中,所述载物装置包括载放有所述基准构件的载物面,
所述旋转装置使所述载物装置绕沿着所述载物面的所述第一轴旋转,使得所述载物面成为沿着所述测量射束的行进方向的面,
在所述载物面成为沿着所述测量射束的行进方向的面之后,(i)所述光检测装置经由位于所述第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第八位置的所述基准构件,之后,(ii)所述旋转装置使所述载物装置绕与所述载物面和所述第一轴双方交叉的所述第二轴旋转,使得所述基准构件从所述第八位置移动到所述第九位置,之后,(iii)所述光检测装置经由位于所述第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第九位置的所述基准构件。
[附记15]
如附记12至14中任一项所述的加工系统,其中,所述第八位置和所述第九位置沿所述测量射束的行进方向排列。
[附记16]
如附记12至15中任一项所述的加工系统,其中,所述第八位置和所述第九位置在沿与所述测量射束的行进方向交叉的面的方向上位于相同位置,在沿所述测量射束的行进方向的方向上位于不同的位置。
[附记17]
如附记12至16中任一项所述的加工系统,其中,所述旋转装置使所述载物装置绕所述第二轴旋转,使得所述第八位置和所述第九位置位于以所述第二轴为中心的圆与通过该圆的中心的直线相交的两个位置。
[附记18]
如附记12至17中任一项所述的加工系统,其中,所述旋转装置通过使所述载物装置绕所述第二轴旋转180°,从而使所述基准构件从所述第八位置移动到所述第九位置。
[附记19]
如附记12至18中任一项所述的加工系统,其中,所述旋转装置使所述载物装置旋转从而使得所述基准构件从所述第八位置移动到所述第九位置的动作在变更旋转角度的同时进行多次,
每当所述旋转装置进行使所述载物装置旋转的动作时,所述光检测装置将所述测量射束照射到位于所述第八位置的所述基准构件和位于所述第九位置的所述基准构件。
[附记20]
如附记12至19中任一项所述的加工系统,其中,所述基准构件包含曲面和平面双方,
所述光检测装置将所述测量射束照射到位于所述第八位置的所述基准构件的所述平面和位于所述第九位置的所述基准构件的所述平面,
所述光检测装置将所述测量射束照射到位于所述第十位置的所述基准构件的所述曲面和位于所述第十一位置的所述基准构件的所述曲面。
[附记21]
如附记12至20中任一项所述的加工系统,其中,经由所述物镜光学系统,能将用于加工所述工件的加工射束照射到所述工件,并且能将所述测量射束照射到所述基准构件。
[附记22]
如附记12至21中任一项所述的加工系统,其中,所述移动装置使所述物镜光学系统移动,使得所述加工头的所述物镜光学系统跟随进行移动的所述基准构件,所述基准构件通过所述旋转装置使所述载物装置旋转而进行移动。
[附记23]
如附记12至22中任一项所述的加工系统,其中,还包括控制部,该控制部基于分别使用所述第八检测结果和所述第九检测结果来获得的所述基准构件的位置信息、分别使用所述第十检测结果和所述第十一检测结果来获得的所述基准构件的位置信息,来控制所述移动装置。
[附记24]
如附记23所述的加工系统,其中,所述运算部中,(i)基于分别使用所述第八检测结果和所述第九检测结果来获得的所述基准构件的位置信息,计算通过所述旋转装置使所述载物装置旋转而进行移动的所述基准构件的理想移动轨迹;(ii)基于分别使用所述第十检测结果和所述第十一检测结果来获得的所述基准构件的测量结果,计算所述基准构件的移动轨迹的实测结果,
基于所述基准构件的理想移动轨迹和所述基准构件的移动轨迹的实测结果之间的差分来控制所述移动装置。
[附记25]
如附记1至24中任一项所述的加工系统,其中,所述基准构件包括曲面和平面中的至少一方。
[附记26]
如附记1至25中任一项所述的加工系统,其中,基于使用所述测量射束来获得的所述基准构件的位置信息,控制所述旋转装置。
[附记27]
如附记1至4中任一项所述的加工系统,其中,还包括移动装置,该移动装置使所述物镜光学系统沿移动轴移动,
基于使用所述测量射束来获得的所述基准构件的位置信息,控制所述移动装置。
[附记28]
如附记12至24中任一项所述的加工系统,其中,还包括控制部,该控制部基于使用所述测量射束来获得的所述基准构件的位置信息,控制所述移动装置。
[附记29]
如附记12至24中任一项所述的加工系统,其中,所述移动装置使所述加工头分别沿第一移动轴、与所述第一移动轴交叉的第二移动轴以及与所述第一移动轴及所述第二移动轴交叉的第三移动轴移动,
所述运算部计算在所述加工头沿所述第一移动轴至第三移动轴中的至少一个的移动中产生的移动误差,
所述移动装置基于所述运算部所计算出的所述移动误差,使所述加工头移动,以抵消所述移动误差。
[附记30]
如附记1至13中任一项所述的加工系统,其中,所述旋转装置能够使所述载物装置绕第一轴旋转,
所述运算部计算在所述载物装置沿着绕所述第一轴的旋转方向的移动中产生的移动误差,
所述旋转装置基于所述运算部所计算出的所述移动误差使所述载物装置移动,以抵消所述移动误差。
[附记31]
如附记1至13、30中任一项所述的加工系统,其中,还包括移动装置,该移动装置使所述加工头沿着在竖直方向上延伸的第一移动轴移动,
所述运算部计算在所述加工头沿所述第一移动轴的移动中产生的移动误差,
所述移动装置基于所述运算部所计算出的所述移动误差使所述加工头移动,以抵消所述移动误差。
[附记32]
如附记1至13、30至31中任一项所述的加工系统,其中,还包括移动装置,该移动装置使所述加工头分别沿在水平方向上延伸的第二移动轴和在水平方向上延伸并且与所述第二移动轴交叉的第三移动轴移动,
所述运算部计算在所述加工头沿所述第二移动轴和所述第三移动轴中的至少一个的移动中产生的移动误差,
所述移动装置基于所述运算部所计算出的所述移动误差使所述加工头移动,以抵消所述移动误差。
[附记33]
如附记1至32中任一项所述的加工系统,其中,所述光检测装置在所述工件开始加工之前的第一期间、所述工件进行加工的第二期间、以及所述工件W结束加工之后的第三期间中的至少一个期间内,能够经由所述物镜光学系统将所述测量射束照射到所述工件,并能够经由所述物镜光学系统接收由所述测量射束的照射产生的来自所述工件的光的至少一部分,
所述运算部基于通过将所述测量射束照射到所述工件来获得的所述光检测装置的检测结果,计算所述工件的至少一部分的位置和形状中的至少一方。
[附记34]
一种加工系统,其中,包括:载物装置,该载物装置能够载放工件并且能够载放与所述工件不同的基准构件;
加工装置,该加工装置用于加工所述工件;
光检测装置,该光检测装置能经由物镜光学系统将测量射束照射到所述基准构件,并能接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;
加工头,该加工头至少包括所述物镜光学系统和所述加工装置中的一部分;以及
驱动装置,该驱动装置用于使所述载物装置移动,
所述光检测装置将所述测量射束照射到位于第一位置的所述基准构件,并将所述测量射束照射到通过所述驱动装置从所述第一位置移动到与所述第一位置不同的第二位置的所述基准构件。
[附记35]
一种加工系统,其中,包括:载物装置,该载物装置能够载放工件并且能够载放与所述工件不同的基准构件;
光检测装置,该光检测装置经由物镜光学系统能将用于测量所述基准构件的测量射束照射到所述基准构件,并能接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;以及
驱动装置,该驱动装置用于使所述载物装置移动,
所述光检测装置经由位于第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第八位置的所述基准构件,并且经由位于所述第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第九位置的所述基准构件。
[附记36]
一种加工系统,其中,包括:载物装置,该载物装置能够载放工件并且能够载放与所述工件不同的基准构件;
光检测装置,该光检测装置经由物镜光学系统能将用于测量所述基准构件的测量射束照射到所述基准构件,并能接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;以及
驱动装置,该驱动装置用于使所述载物装置移动,
所述光检测装置中,经由位于第十五位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第十位置的所述基准构件,并且经由位于所述第十五位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第十一位置的所述基准构件,进而经由位于第十三位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第十位置的所述基准构件,并且经由位于第十四位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第十一位置的所述基准构件。
[附记37]
一种加工系统,其中,包括:载物装置,该载物装置能够载放工件并且能够载放与所述工件不同的基准构件;
光检测装置,该光检测装置经由物镜光学系统能将用于测量所述基准构件的测量射束照射到所述基准构件,并能接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;以及
驱动装置,该驱动装置用于使所述载物装置移动,
所述光检测装置经由位于第十六位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第十位置的所述基准构件,并且经由位于所述第十六位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第十一位置的所述基准构件上,进而经由位于第十七位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第十一位置的所述基准构件上。
[附记38]
一种移动误差计算系统,其在使可旋转地载放工件的载物装置和加工头中的至少一方移动的同时,计算使用所述加工头加工所述工件的机床在所述载物装置和所述加工头中的至少一方的移动中产生的移动误差,该移动误差计算系统包括:
光检测装置,该光检测装置经由安装在所述加工头上的物镜光学系统,将测量射束照射到载放在所述载物装置上的基准构件,并经由所述物镜光学系统接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;以及
运算部,
所述光检测装置通过将所述测量射束照射到位于第一位置的所述基准构件来获取第一检测结果,并且通过将所述测量射束照射到通过载放在所述记载物装置上的所述基准构件的旋转而从所述第一位置移动到与所述第一位置不同的第二位置的所述基准构件,来获取第二检测结果,
所述运算部基于使用所述第一检测结果来获得的所述基准构件的位置信息和使用所述第二检测结果来获得的所述基准构件的位置信息,计算在所述载物装置和所述加工头中的至少一方的移动中产生的移动误差。
[附记39]
如附记38所述的移动误差计算系统,其中,所述加工头能经由所述物镜光学系统将用于加工所述工件的加工射束照射到所述工件。
[附记40]
如附记38或39所述的移动误差计算系统,其中,所述机床包括旋转装置,该旋转装置通过使所述载物装置旋转来使所述工件和所述基准构件中的至少一方旋转。
[附记41]
如附记38至40中的任一项所述的移动误差计算系统,其中,所述机床包括移动装置,该移动装置用于使所述加工头移动以跟随进行旋转的所述基准构件,
所述光检测装置通过经由跟随位于所述第一位置的所述基准构件并位于第三位置的所述加工头的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到所述基准构件来获取所述第一检测结果,并且通过经由跟随位于所述第二位置的所述基准构件并位于第四位置的所述加工头的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到所述基准构件来获取所述第二检测结果。
[附记42]
如附记38至41中的任一项所述的移动误差计算系统,其中,所述光检测装置沿第一光路将所述测量射束照射到所述工件和所述基准构件中的至少一方,并且经由所述物镜光学系统接收由所述测量射束的照射产生的光中沿所述第一光路行进的光。
[附记43]
一种移动误差计算方法,其在使可旋转地载放工件的载物装置和加工头中的至少一方移动的同时,计算使用所述加工头加工所述工件的机床在所述载物装置和所述加工头中的至少一个的移动中产生的移动误差,该移动误差计算方法包括:
经由安装在所述加工头上的物镜光学系统,将测量射束照射到被载放在所述载物装置上并且位于第一位置的基准构件;
经由所述物镜光学系统接收由所述测量射束的照射产生的来自位于所述第一位置的所述基准构件的光的至少一部分;
在使所述载物装置上的所述基准构件旋转之后,经由所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于与所述第一位置不同的第二位置的所述基准构件;
接收由所述测量射束的照射产生的来自位于所述第二位置的所述基准构件的光的至少一部分;以及
基于与位于所述第一位置的所述基准构件有关的检测结果和与位于所述第二位置的所述基准构件有关的检测结果来计算所述移动误差。
[附记44]
一种加工系统,其包括:载物装置,该载物装置用于载放工件;
加工头,该加工头用于对被载放在所述载物装置上的所述工件进行加工;
旋转装置,该旋转装置使所述载物装置旋转移动;以及
光检测装置,该光检测装置经由安装在所述加工头上的物镜光学系统,将测量射束照射到载放在所述载物装置上的基准构件,并经由所述物镜光学系统接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;以及
控制部,该控制部控制所述旋转装置和所述光检测装置,使得将所述测量射束照射到位于第一位置的所述基准构件,并且将所述测量射束照射到通过所述旋转装置从所述第一位置旋转移动到与所述第一位置不同的第二位置的所述基准构件,
基于与位于所述第一位置的所述基准构件有关的检测结果和与位于所述第二位置的所述基准构件有关的检测结果来加工所述工件。
[附记45]
如附记44所述的加工系统,其中,在将测量射束照射到所述基准构件的情况下,所述光检测装置安装在所述加工头上,
在所述加工头加工所述工件的情况下,所述光检测装置被从所述加工头上拆下。
[附记46]
一种测量系统,其包括:载物装置,该载物装置用于载放工件;
测量头,该测量头用于对被载放在所述载物装置上的所述工件进行测量;
旋转装置,该旋转装置使所述载物装置旋转移动;
光检测装置,该光检测装置经由安装在所述测量头上的物镜光学系统,将测量射束照射到载放在所述载物装置上的基准构件,并经由所述物镜光学系统接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;以及
控制部,该控制部控制所述旋转装置和所述光检测装置,使得将所述测量射束照射到位于第一位置的所述基准构件,并且将所述测量射束照射到通过所述旋转装置从所述第一位置旋转移动到与所述第一位置不同的第二位置的所述基准构件,
基于与位于所述第一位置的所述基准构件有关的检测结果和与位于所述第二位置的所述基准构件有关的检测结果来加工所述工件。
[附记47]
一种移动误差计算系统,其在使可旋转地载放工件的载物装置和测量头中的至少一方移动的同时,计算使用所述测量头测量所述工件的测量装置在所述载物装置和所述测量头中的至少一方的移动中产生的移动误差,该移动误差计算系统包括:
光检测装置,该光检测装置经由安装在所述测量头上的物镜光学系统,将测量射束照射到载放在所述载物装置上的基准构件,并经由所述物镜光学系统接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;以及
运算部,
所述光检测装置通过将所述测量射束照射到位于第一位置的所述基准构件来获取第一检测结果,并且通过将所述测量射束照射到通过所述基准构件的旋转而从所述第一位置移动到与所述第一位置不同的第二位置的所述基准构件,来获取第二检测结果,
所述运算部基于使用所述第一检测结果来获得的所述基准构件的位置信息和使用所述第二检测结果来获得的所述基准构件的位置信息,计算在所述载物装置和所述测量头中的至少一方的移动中产生的移动误差。
上述各实施方式的构成要件的至少一部分可以适当地与上述各实施方式的构成要件的至少另一部分组合。可以不使用上述各实施方式的构成要件中的一部分。此外,只要法律允许,援引在上述各实施方式中引用的所有公开公报和美国专利的公开作为本文记载的一部分。
本发明并不限于上述实施例,能够在不违背从权利要求书和说明书整体能够读取的发明的主旨或思想的范围内进行适当的变更,伴随这样的变更的加工系统、移动误差计算系统、移动误差计算方法和测量系统也包含在本发明的技术范围内。
标号说明
SYS 加工系统
1 加工单元
13 加工头
131 加工光学系统
132 测量光学系统
1323、1326检测器
133 合成光学系统
134 物镜光学系统
1342 fθ透镜
14 探头驱动系统
16 平台
17 平台驱动系统
2 控制单元
3 壳体
4 测量构件
41 射束分析仪
W 工件
M 测量对象
FM 基准构件
EL 加工光
ML 测量光
PA、MA目标照射位置
PSA 加工照野
MSA 测量照野。

Claims (36)

1.一种加工系统,其特征在于,包括:
载物装置,该载物装置能够载放工件,并且能够载放与所述工件不同的基准构件;
加工装置,该加工装置能够经由物镜光学系统将用于加工所述工件的加工射束照射到所述工件;
光检测装置,该光检测装置能够经由所述物镜光学系统将测量射束照射到所述基准构件,并能够经由所述物镜光学系统接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;
加工头,该加工头包含所述物镜光学系统;
旋转装置,该旋转装置使所述载物装置旋转;以及
运算部,
所述光检测装置通过将所述测量射束照射到位于第一位置的所述基准构件来获取第一检测结果,并且通过将所述测量射束照射到使用所述旋转装置从所述第一位置已经移动到与所述第一位置不同的第二位置的所述基准构件来获取第二检测结果,
所述运算部基于使用所述第一检测结果来获得的所述基准构件的位置信息和使用所述第二检测结果来获得的所述基准构件的位置信息,计算在所述载物装置和所述加工头中的至少一方的移动中产生的移动误差。
2.如权利要求1所述的加工系统,其特征在于,
所述光检测装置经由位于第三位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第一位置的所述基准构件,并且经由位于所述第三位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第二位置的所述基准构件。
3.如权利要求2所述的加工系统,其特征在于,
所述光检测装置能使所述测量射束偏转,使得所述测量射束扫描测量区域,
所述第一位置和所述第二位置在来自位于所述第三位置的所述物镜光学系统的所述测量射束所能扫描的所述测量区域内。
4.如权利要求1至3中任一项所述的加工系统,其特征在于,
由所述运算部计算出的所述移动误差含有由所述旋转装置引起的在所述载物装置的移动中产生的移动误差。
5.如权利要求1至4中任一项所述的加工系统,其特征在于,
还包括移动装置,该移动装置使所述加工头沿与所述物镜光学系统的光轴相交的移动轴移动,
所述光检测装置经由位于第四位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第一位置的所述基准构件,并接收来自所述基准构件的光,
之后,所述旋转装置使所述载物装置旋转,使得所述基准构件从所述第一位置移动到所述第二位置,并且所述移动装置使所述物镜光学系统移动,使得所述物镜光学系统从所述第四位置移动到与所述第四位置不同的第五位置,
之后,所述光检测装置经由位于所述第五位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第二位置的所述基准构件,并接收来自所述基准构件的光。
6.如权利要求1至5中任一项所述的加工系统,其特征在于,
还包括移动装置,该移动装置使所述加工头沿移动轴移动,
所述光检测装置在经由所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第八位置的所述基准构件和位于第九位置的所述基准构件之后,经由位于第六位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第十位置的所述基准构件,并接收来自所述基准构件的光,
之后,所述旋转装置使所述载物装置旋转,使得所述基准构件从所述第十位置移动到与所述第十位置不同的第十一位置,并且所述移动装置使所述物镜光学系统移动,使得所述物镜光学系统从所述第六位置移动到与所述第六位置不同的第七位置,
之后,所述光检测装置经由位于所述第七位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第十一位置的所述基准构件,并接收来自所述基准构件的光。
7.如权利要求1至6中任一项所述的加工系统,其特征在于,
还包括控制部,该控制部控制所述加工装置和所述光检测装置,
所述控制部对照射所述加工射束的加工位置与照射所述测量射束的测量位置之间的关系进行调整。
8.如权利要求1至6中任一项所述的加工系统,其特征在于,
还包括控制部,该控制部用于控制所述加工装置和所述光检测装置,
所述控制部基于照射所述加工射束的加工位置和照射所述测量射束的测量位置之间的关系,控制所述光检测装置,以将所述测量射束照射到位于所述第一位置的所述基准构件和位于所述第二位置的所述基准构件。
9.如权利要求1至6中任一项所述的加工系统,其特征在于,
还包括控制部,该控制部用于控制所述加工装置和所述光检测装置,
所述控制部在对照射所述加工射束的加工位置和照射所述测量射束的测量位置之间的关系进行调整之后,控制所述光检测装置,以将所述测量射束照射到位于所述第一位置的所述基准构件和位于所述第二位置的所述基准构件。
10.如权利要求1至9中任一项所述的加工系统,其特征在于,
还包括移动装置,该移动装置使所述加工头沿移动轴移动,
由所述运算部计算出的所述移动误差含有由所述旋转装置引起的在所述载物装置的移动中产生的移动误差和由所述移动装置引起的在所述载物装置的移动中产生的移动误差中的至少一方。
11.如权利要求1至10中任一项所述的加工系统,其特征在于,
所述光检测装置能经由所述物镜光学系统将所述测量射束照射到所述工件,并能经由所述物镜光学系统接收由所述测量射束的照射产生的来自所述工件的光的至少一部分,
基于使用通过将所述测量射束照射到所述工件得到的所述光检测装置的检测结果而获得的所述工件的至少一部分的位置和形状中的至少一方,对用于照射所述加工射束的加工位置进行控制。
12.一种加工系统,其特征在于,包括:
载物装置,该载物装置能够载放工件,并且能够载放与所述工件不同的基准构件;
光检测装置,该光检测装置经由物镜光学系统能将用于测量所述基准构件的测量射束照射到所述基准构件,并能接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;
旋转装置,该旋转装置能使所述载物装置分别绕第一轴和与所述第一轴交叉的第二轴旋转;
移动装置,该移动装置使至少包含所述物镜光学系统的加工头沿移动轴移动;以及
运算部,
所述旋转装置通过使所述载物装置绕所述第一轴旋转,使所述基准构件从第八位置移动到第九位置,并且通过使所述载物装置绕所述第二轴旋转,使所述基准构件从第十位置移动到第十一位置,
所述光检测装置通过经由位于第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第八位置的所述基准构件来获取第八检测结果,并且通过经由位于所述第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到所述第九位置的所述基准构件来获取第九检测结果,并且通过经由位于第十三位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第十位置的所述基准构件来获取第十检测结果,并且通过经由位于所述第十三位置或者与第十三位置不同的第十四位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第十一位置的所述基准构件来获取第十一检测结果,
所述运算部基于使用所述第八检测结果来获得的所述基准构件的位置信息、使用所述第九检测结果来获得的所述基准构件的位置信息、使用所述第十检测结果来获得的所述基准构件的位置信息、以及使用所述第十一检测结果来获得的所述基准构件的位置信息,计算在所述载物装置和所述加工头中的至少一方的移动中产生的移动误差。
13.如权利要求12所述的加工系统,其特征在于,
所述载物装置包括载放所述基准构件的载物面,
所述旋转装置通过使所述载物装置绕所述第一轴旋转,能使所述载物面与重力方向平行,并且能使所述载物面与重力方向垂直,
所述旋转装置在所述载物面与重力方向平行的情况下,通过使所述载物装置绕所述第二轴旋转,能够使所述基准构件从所述第八位置移动到所述第九位置,
所述旋转装置在所述载物面与重力方向垂直的情况下,通过使所述载物装置绕所述第二轴旋转,能够使所述基准构件从所述第十位置移动到所述第十一位置。
14.如权利要求12或13所述的加工系统,其特征在于,
所述载物装置包括载放所述基准构件的载物面,
所述旋转装置使所述载物装置绕沿着所述载物面的所述第一轴旋转,使得所述载物面成为沿着所述测量射束的行进方向的面,
在所述载物面成为沿着所述测量射束的行进方向的面之后,(i)所述光检测装置经由位于所述第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第八位置的所述基准构件,之后,(ii)所述旋转装置使所述载物装置绕与所述载物面和所述第一轴双方交叉的所述第二轴旋转,使得所述基准构件从所述第八位置移动到所述第九位置,之后,(iii)所述光检测装置经由位于所述第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于所述第九位置的所述基准构件。
15.如权利要求12至14中任一项所述的加工系统,其特征在于,
所述第八位置和所述第九位置沿所述测量射束的行进方向排列。
16.如权利要求12至15中任一项所述的加工系统,其特征在于,
所述第八位置和所述第九位置在沿与所述测量射束的行进方向交叉的面的方向上位于相同位置,在沿所述测量射束的行进方向的方向上位于不同的位置。
17.如权利要求12至16中任一项所述的加工系统,其特征在于,
所述旋转装置使所述载物装置绕所述第二轴旋转,使得所述第八位置和所述第九位置位于以所述第二轴为中心的圆与通过该圆的中心的直线相交的两个位置。
18.如权利要求12至17中任一项所述的加工系统,其特征在于,
所述旋转装置通过使所述载物装置绕所述第二轴旋转180°,从而使所述基准构件从所述第八位置移动到所述第九位置。
19.如权利要求12至18中任一项所述的加工系统,其特征在于,
所述旋转装置使所述载物装置旋转从而使所述基准构件从所述第八位置移动到所述第九位置的动作在变更旋转角度的同时进行多次,
每当所述旋转装置进行使所述载物装置旋转的动作时,所述光检测装置将所述测量射束照射到位于所述第八位置的所述基准构件和位于所述第九位置的所述基准构件。
20.如权利要求12至19中任一项所述的加工系统,其特征在于,
所述基准构件包含曲面和平面双方,
所述光检测装置将所述测量射束照射到位于所述第八位置的所述基准构件的所述平面和位于所述第九位置的所述基准构件的所述平面,
所述光检测装置将所述测量射束照射到位于所述第十位置的所述基准构件的所述曲面和位于所述第十一位置的所述基准构件的所述曲面。
21.如权利要求12至20中任一项所述的加工系统,其特征在于,
经由所述物镜光学系统,能将用于加工所述工件的加工射束照射到所述工件,并且能将所述测量射束照射到所述基准构件。
22.如权利要求12至21中任一项所述的加工系统,其特征在于,
所述移动装置使所述物镜光学系统移动,使得所述加工头的所述物镜光学系统跟随通过所述旋转装置使所述载物装置旋转而进行移动的所述基准构件。
23.如权利要求12至22中任一项所述的加工系统,其特征在于,
还包括控制部,该控制部基于分别使用所述第八检测结果和所述第九检测结果来获得的所述基准构件的位置信息、分别使用所述第十检测结果和所述第十一检测结果来获得的所述基准构件的位置信息,来控制所述移动装置。
24.如权利要求23所述的加工系统,其特征在于,
所述运算部中,(i)基于分别使用所述第八检测结果和所述第九检测结果来获得的所述基准构件的位置信息,计算通过所述旋转装置使所述载物装置旋转而进行移动的所述基准构件的理想移动轨迹;(ii)基于分别使用所述第十检测结果和所述第十一检测结果来获得的所述基准构件的测量结果,计算所述基准构件的移动轨迹的实测结果,
基于所述基准构件的理想移动轨迹和所述基准构件的移动轨迹的实测结果之间的差分来控制所述移动装置。
25.如权利要求1至24中任一项所述的加工系统,其特征在于,
所述基准构件包括曲面和平面中的至少一方。
26.如权利要求1至25中任一项所述的加工系统,其特征在于,
基于使用所述测量射束来获得的所述基准构件的位置信息,控制所述旋转装置。
27.如权利要求1至4中任一项所述的加工系统,其特征在于,
还包括移动装置,该移动装置使所述物镜光学系统沿移动轴移动,
基于使用所述测量射束来获得的所述基准构件的位置信息,控制所述移动装置。
28.如权利要求12至24中任一项所述的加工系统,其特征在于,
还包括控制部,该控制部基于使用所述测量射束来获得的所述基准构件的位置信息,控制所述移动装置。
29.如权利要求12至24中任一项所述的加工系统,其特征在于,
所述移动装置使所述加工头分别沿第一移动轴、与所述第一移动轴交叉的第二移动轴以及与所述第一移动轴及所述第二移动轴交叉的第三移动轴移动,
所述运算部计算所述加工头沿所述第一移动轴至第三移动轴中的至少一个的移动中产生的移动误差,
所述移动装置基于所述运算部所计算出的所述移动误差使所述加工头移动,以抵消所述移动误差。
30.如权利要求1至13中任一项所述的加工系统,其特征在于,
所述旋转装置能够使所述载物装置绕第一轴旋转,
所述运算部计算所述载物装置沿着绕所述第一轴的旋转方向的移动中产生的移动误差,
所述旋转装置基于所述运算部所计算出的所述移动误差使所述载物装置移动,以抵消所述移动误差。
31.如权利要求13至30中任一项所述的加工系统,其特征在于,
还包括移动装置,该移动装置使所述加工头沿着在竖直方向上延伸的第一移动轴移动,
所述运算部计算所述加工头沿所述第一移动轴的移动中产生的移动误差,
所述移动装置基于所述运算部所计算出的所述移动误差使所述加工头移动,以抵消所述移动误差。
32.如权利要求1至13、30至31中任一项所述的加工系统,其特征在于,
还包括移动装置,该移动装置使所述加工头分别沿在水平方向上延伸的第二移动轴和在水平方向上延伸并且与所述第二移动轴交叉的第三移动轴移动,
所述运算部计算在所述加工头沿所述第二移动轴和所述第三移动轴中的至少一个的移动中产生的移动误差,
所述移动装置基于所述运算部所计算出的所述移动误差使所述加工头移动,以抵消所述移动误差。
33.如权利要求1至32中任一项所述的加工系统,其特征在于,
所述光检测装置在所述工件开始加工之前的第一期间、所述工件进行加工的第二期间、以及所述工件W结束加工之后的第三期间中的至少一个期间内,能够经由所述物镜光学系统将所述测量射束照射到所述工件,并能够经由所述物镜光学系统接收由所述测量射束的照射产生的来自所述工件的光的至少一部分,
所述运算部基于通过将所述测量射束照射到所述工件来获得的所述光检测装置的检测结果,计算所述工件的至少一部分的位置和形状中的至少一方。
34.一种加工系统,其特征在于,包括:
载物装置,该载物装置能够载放工件,并且能够载放与所述工件不同的基准构件;
光检测装置,该光检测装置经由物镜光学系统能将用于测量所述基准构件的测量射束照射到所述基准构件,并能接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;以及
驱动装置,该驱动装置用于使所述载物装置移动,
所述光检测装置经由位于第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第八位置的所述基准构件,并且经由位于所述第十二位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第九位置的所述基准构件。
35.一种加工系统,其特征在于,包括:
载物装置,该载物装置能够载放工件,并且能够载放与所述工件不同的基准构件;
光检测装置,该光检测装置经由物镜光学系统能将用于测量所述基准构件的测量射束照射到所述基准构件,并能接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;以及
驱动装置,该驱动装置用于使所述载物装置移动,
所述光检测装置经由位于第十五位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第十位置的所述基准构件,并且经由位于所述第十五位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第十一位置的所述基准构件,进而经由位于第十三位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第十位置的所述基准构件,并且经由位于第十四位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第十一位置的所述基准构件。
36.一种加工系统,其特征在于,包括:
载物装置,该载物装置能够载放工件,并且能够载放与所述工件不同的基准构件;
光检测装置,该光检测装置经由物镜光学系统能将用于测量所述基准构件的测量射束照射到所述基准构件,并能接收由所述测量射束的照射产生的来自所述基准构件的光的至少一部分;以及
驱动装置,该驱动装置用于使所述载物装置移动,
所述光检测装置经由位于第十六位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到位于第十位置的所述基准构件,并且经由位于所述第十六位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第十一位置的所述基准构件,进而经由位于第十七位置的所述物镜光学系统将所述测量射束照射到已经移动到第十一位置的所述基准构件。
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