DE112007001189T5

DE112007001189T5 - Verfahren und Einrichtung zur Verwendung in Echtzeit-Nanometer- und Sub-Nanometer-Positionsmessungen

Info

Publication number: DE112007001189T5
Application number: DE112007001189T
Authority: DE
Inventors: Tetsuo O'hara
Original assignee: O'hara Tetsuo Sulton
Current assignee: O'hara Tetsuo Sulton
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2009-10-08
Also published as: GB2449813A; GB0816815D0; US20070233413A1; GB2449813B; US7430484B2; WO2007116254A1

Abstract

Verfahren zur Echtzeit-Verarbeitung von Positionsmessungen, die durch Oszillationen von Sondensensoren und/oder Strahlen, die die welligen Oberflächen abtasten, z. B. Gitter und von diesen erzeugte Brechungsmuster, durchgeführt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein synthesiertes Signal mit vielen ganzzahligen mehrfach-harmonischen Frequenzen eines sinusförmigen, phasenmodulierten Signalausgangs des Sensors oder Strahls, der beim Abtasten der Oszillationen erzeugt wird,
das synthesierte Signal auf die Amplitude der geschätzten Phasenmodulation der Oszillationen und auf die augenblicklich geschätzte Phaseninformation unter Zugrundelegung der sinusförmigen Phasenmodulation bezogen wird,
der Signalausgang und die Frequenzen der Mehrfach-Harmonischen des synthesierten Signals multipliziert werden,
das sich daraus ergebende Produkt der Multiplikation mit Bezugssignalen mit ganzzahligen Vielfachen des Modulationssignals mit sinusförmiger Phasenmodulation auf einer kontinuierlichen Basis verglichen wird, und die geschätzte Phaseninformation solange neu eingestellt wird, bis die Differenz zwischen der tatsächlichen und der geschätzten Phaseninformation Null wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Echtzeit-Nanometer- und Sub-Nano-meter-Positionsmessungen und dgl. mit Hilfe von Abtastungen über Sondensensoren und optische Strahlen durch Abstrahlen über optische Gitter oder andere gewellte Oberflächen und dgl., wie in den früheren US-Patenten 5,589,686 ; 5,744,799 und 6,639,686 des Anmelders beschrieben. Die Erfindung betrifft jedoch insbesondere signifikante Erkenntnisse bei der Verbesserung der Signalverarbeitung der Signale, die aus dem Sondenoszillator oder Strahlabtaster oder dgl. kommen, die in hohem Maße bekannte Beschränkungen bei sehr geringer Fehlerquote bei der Amplitudenmessung von Sondenoszillationen ausschalten, Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Genauigkeit von Positionsmessungen beheben, wenn die Abtaststufe sich mit extrem hohen Geschwindigkeiten (z. B. > 10 mm/sec) bewegt, und gleichzeitig in der Lage sind, hohe Genauigkeit und höchste Geschwindigkeit bei der Messung zu liefern.
Hintergrund der Erfindung
Wie in den vorgenannten früheren Patenten erläutert, führen Beschränkungen bei bekannten Laserstrahl-Interferometer-Messungen und bei ähnlichen bekannten optischen Abtasttechniken zu der Entwicklung der Oszillations-Abfühlsonden, zwischen denen und dem Gitterwerk oder anderen Oberflächen Abfühlfelder entstanden sind, wie dies insbesondere in den früheren US-Patenten 5,589,686 und 5,744,799 beschrieben wurde. Diese Abtastsensoren beruhten auf der Erzeugung von sinusförmigen Ausgangsspannungen, die nach Durchlaufen der Oberfläche aus der durch Oszillation gesteuerten Sonde gemessen wurden. Durch Vergleichen der Phasenlage und Amplitude der durch Oszillation gesteuerten und daraus entstehenden sinusförmigen Ausgangsspannungen wurde die Entwicklung auf kontinuierlicher Basis von Positionssignalen, die die Position der Sonde längs der Oberfläche relativ zu einem benachbarten Scheitel von darin vorhandenen Wellen ermöglicht.
Wie in den vorgenannten Patentschriften ausgeführt, werden die kontinuierlichen, in Echtzeit gewonnenen Positions-Messdaten im Nanometerbereich der Lage einer Abfühlsonde in Bezug auf eine wellige Oberflächenstufe (eine atomische Oberfläche oder ein Gitter oder dgl.) durch rasches Oszillieren der Sonde unter der Steuerung von sinusförmigen Spannungen als ein Abfühlfeld zwischen der Oberfläche und der Sonde aufgebaut, wobei sinusförmige Ausgangsspannungen durch den im Abfühlfeld erzeugten Strom entstehen. Wie darin im Detail ausgeführt wird, ist ein Signal/Verarbeitungsvergleich der Phasenlage und Amplitude solcher Ausgangsspannungen in der Lage, Positionssignale zu liefern, die die Richtung und den Abstand vom Scheitelpunkt des nächsten Atoms oder der Welligkeit der Oberfläche anzeigen. Schaltungen zur Entwicklung solcher Positionssignale sind in diesen Patenten beschrieben und, wenn dies erwünscht ist, wird eine Rückkopplung der Positionssignale durchgeführt, um die Relativbewegung der Sonde und der Oberfläche zu steuern.
Es gibt jedoch Umstände, unter denen es erwünscht ist, das Sondieren durch Energiestrahlen, z. B. Laserstrahlen und andere Energiestrahlen, im Gegensatz zu physikalischen Sondensensoren, wie z. B. Kondensatoren oder magnetischen Sonden, wie sie in diesen genannten Patenten dargestellt sind, zu nutzen und die Strahlenergie nicht nur für das Abtasten einer Oberfläche zu nutzen, sondern auch als Beitrag zum Aufbau des abfühlenden Energiefeldes mit dem atomischen Gitterwerk oder einer anderen Oberfläche selbst.
Das folgende sinusförmig modulierte Signal, das als Ergebnis der Abtastung des Strahles über der Gitteroberfläche erzeugt wurde, wurde in Gleichung (1) des US-Patentes 5,744,799 wie folgt dargestellt: p = Acos(rω' sin ωt + ω'X0) = AJ0 cos(ω' X0) – 2A sin(ω'X0)Σ J2m-1 sin(2m – 1)ωt + 2A cos(ω' X0)Σ J2m cos 2m ωt,(1)wobei r ein Gitter oder Randmuster oder eine Sonden-Oszillationsamplitude, ω eine Winkelgeschwindigkeit der Rand- oder Sonden-Oszillation, X₀ die Objektposition oder der Abstand, der gemessen werden soll, ω' eine räumliche Frequenz des Gitterwerkes oder des Randmusters, A die Amplitude des modulierten Stromes und J_2m, J_2m-1 die Bessel-Funktion der ersten Art darstellt.
Eine ähnliche Form der Gleichung kann jedoch für viele Anwendungsfälle abgeleitet werden, z. B. als Detektion einer Randposition im Michelson-Interferometer und eine durch Absorption stabilisierte Laser-Wellenlängensteuerung (D P Blair und P H Sydenham, Phase sensitive detection as a means to recover signals buried in noise, J. Phys. E: Scientific Instruments 1975, Band 8, 621–7), wobei die Amplitude sin(ω' X₀) und cos(ω' X₀) von entsprechenden harmonischen Signalen als Resultat der Multiplikation der Ausgangssignale mit einem Bezugssignal der gleichen Frequenz des Signals der Grundharmonischen und der Filterung des resultierenden Produkts durch ein Tiefpassfilter detektiert wird. In diesem Fall können die Resultate zur Steuerung der Betätigerposition X₀ bei einer konstanten Position verwendet werden, indem ein solcher Amplitudenwert konstant gehalten wird.
Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil einer sehr geringen Detektionsgeschwindigkeit, da sie sich auf die Tiefpassfilterung beziehen, um Geräusche hoher Frequenz für die Amplitudendetektion zu eliminieren. Sie machen auch die Arctangens-Funktion erforderlich, um den Wert von X₀ über einen Randabstand mit hoher Linearität zu erzielen, indem sowohl sin(ω' X₀) als auch cos(ω' X₀)-Werte verwendet werden. Dadurch wird der Rechenprozess verlangsamt und zusätzlich werden auch die Probleme begrenzter Auflösung, Genauigkeit und Geräuschimmunität eingeführt, die die praktische Verwendung für z. B. einen Positions-Codierer oder eine ähnliche Vorrichtung begrenzen.
Die Techniken der früheren Patente des Anmelders lehren auch, wie das vorbeschriebene sinusförmige, phasenmodulierte Signalproblem in ein verhältnismäßig einfaches phasenmoduliertes Signalproblem umgewandelt werden kann, so dass viele herkömmliche Annäherungen auf einfache Weise zur Verfügung stehen, um die Positionsinformation zu extrahieren.
Wie nachstehend im einzelnen erläutert, beschreibt das frühere US-Patent 6,639,686 des Anmelders eine allgemeinere Signalverarbeitungs-Positionsberechnung, die sich als besonders zweckmäßig herausgestellt hat und die das Multiplizieren der Ausgangsspannung V_out aus der Abtastsonde mit den Frequenzen der Harmonischen zweiter und dritter Ordnung der Sonden-Oszillationsfrequenz, mit einer Information über eine „geschätzte Position” X ^o, die in ihre Phasenlage eingeschlossen ist. Dies hat dazu geführt, dass das gleiche Positions-Messresultat erzielt werden konnte, ohne dass die Sonden-Oszillationsamplitude bei einem beliebigen spezifischen Wert gesteuert werden musste, so dass die Notwendigkeit des Einsatzes gesonderter Stromkreise dafür entfallen ist. Gleichung (22) dieser Patentschrift zeigt auf einfache Weise das Fehlersignal zwischen der realen Position Xo der Sonde und der geschätzten Position X ^o, in der Weise, dass durch Bildung einer geschlossenen Schleife ein solches Fehlersignal auf dem Wert oder nahe dem Wert 0 gehalten wurde, mit dem Ergebnis, dass eine exakte Positionsinformation bei Xo = X ^o erzielt worden ist.
Während dies einen signifikanten Fortschritt dargestellt hat, hat sich nunmehr herausgestellt, dass diese spezifische Signalverarbeitungstechnik in der experimentellen Praxis den Nachteil verschiedener, früher angesprochener Beschränkungen zeigte, die insbesondere auftreten, wenn (1) eine höhere Subnanometer-Genauigkeit erwünscht ist, (2) höherstufige Abtaster-Bewegungsgeschwindigkeiten probiert werden und (3) gleichzeitig Messeigenschaften höherer Genauigkeit und sehr hoher Geschwindigkeit erwünscht sind.
Es ist nunmehr durch mathematische und experimentelle Verifizierung festgestellt worden, dass die vorbeschriebenen Signalverarbeitungstechniken nach dem älteren US-Patent 6,639,686 entscheidend durch eine neuartige, unerwartete und überlegte Verwendung von Signalen mit vielen Harmonischen in der Signalverarbeitung (die nicht nur auf die zweite und die dritte Harmonische beschränkt sind), und ferner durch Eliminieren der GS-Komponente verbessert werden, die sich aus der Multiplizierung der Anfangssignal-Verarbeitung und der Substituierung einer Vielzahl der harmonischen Frequenzen für für Amplituden-Detektionszwecke ergeben. Mit diesen Änderungen der Signalverarbeitung ergibt sich, dass alle vorherigen Beschränkungen entscheidend reduziert werden können, indem (1) die nichtlineare Fehlerempfindlichkeit von Positionsmessungen aufgrund geringer Fehler bei der Sondenoszillation-Amplitudenmessung ausgeschaltet wird, (2) die Positionsmessung, die bei Bewegungsgeschwindigkeiten hoher Stufe auftritt, aufrecht erhalten werden kann, und (3) Positions-Messeigenschaften sowohl hoher Genauigkeit als auch hoher Geschwindigkeit gleichzeitig erreicht werden können.
Die Erfindung ist deshalb insbesondere auf diese verbesserte Signalverarbeitungstechnik und die dadurch erzielten entscheidenden Resultatsverbesserungen gerichtet.
Aufgabe der Erfindung
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine neue und verbesserte Signalverarbeitungs-Verfahren und -Vorrichtung zu schaffen, die insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, in besonders zweckmäßiger Weise für Sondenabtast-Positions-Messsysteme im Sub-Nanobereich, in Codierern und in ähnlichen Vorrichtungen und dgl. eingesetzt werden kann, und die nicht den vorbeschriebenen und anderen Beschränkungen und Problemen bekannter Techniken unterliegen, sondern im Gegenteil eine Positions-Messgenauigkeit im Nanometerbereich ergeben, Hochgeschwindigkeits-Stufenmessungen (z. B. > 10 mm/sec) ermöglichen und gleichzeitig in der Lage sind, Messungen hoher Genauigkeit und sehr hoher Geschwindigkeit zu erzielen.
Des weiteren ist Aufgabe der Erfindung, eine derartige verbesserte Methode und Einrichtung anzugeben, die eine neuartige Signalverarbeitung verwendet, wobei eine große Anzahl von Vielfach-Harmonischen der Sondenoszillations-Sensorfrequenz(en) in einer neuartigen, jedoch computermäßig einfachen Weise umfasst, jedoch die Beschränkungen bekannter Methoden weitgehend ausschaltet.
Weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Einrichtung anzugeben, bei der Frequenzen mit Mehrfachharmonischen mit geplanten Verstärkungen abhängig von der Sondengeschwindigkeit zur Bestimmung des augenblicklichen Fehlers zwischen der realen Position und der geschätzten Position der Sonde verwendet werden.
Aufgabe der Erfindung ist auch, eine verbesserte Einrichtung bereit zu stellen, die eine Eichung ermöglicht, ohne dass sie sich auf die absolute Genauigkeit des Sondenoszillations-Überwachungssensors anstatt auf die Betrachtung der Ausgangssignale allein stützt.
Andere und weitere Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung und den daran anschließenden Ansprüchen.
Kurzbeschreibung
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Echtzeit-Verarbeitung von Positionsmessungen, die durch Oszillationen von Sondensensoren und/oder Strahlen, die die welligen Oberflächen abtasten, z. B. Gitter und von diesen erzeugte Brechungsmuster, durchgeführt werden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein synthesiertes Signal mit vielen ganzzahligen mehrfach-harmonischen Frequenzen eines sinusförmigen, phasenmodulierten Signalausgangs des Sensors oder Strahls, der beim Abtasten der Oszillationen erzeugt wird, das synthesierte Signal auf die Amplitude der geschätzten Phasenmodulation der Oszillationen und auf die augenblicklich geschätzte Phaseninformation unter Zugrundelegung der sinusförmigen Phasenmodulation bezogen wird, der Signalausgang und die Frequenzen der Mehrfach-Harmonischen des synthesierten Signals multipliziert werden, das sich daraus ergebende Produkt der Multiplikation mit Bezugssignalen mit ganzzahligen Vielfachen des Modulationssignals mit sinusförmiger Phasenmodulation auf einer kontinuierlichen Basis verglichen wird, und die geschätzte Phaseninformation solange neu eingestellt wird, bis die Differenz zwischen der tatsächlichen und der geschätzten Phaseninformation Null wird.
Ferner ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zur Echtzeit-Verarbeitung von Positionsmessungen, die durch Oszillationen von Sonden-Sensoren und/oder wellige Oberflächen abtastenden Strahlen, z. B. Gittern und von diesen erzeugten Brechungsmustern durchgeführt werden, die gekennzeichnet ist durch die Kombination aus einem Synthetisier-Signalgenerator mit vielen ganzzahligen Frequenzen mit Mehrfach-Harmonischen eines sinusförmigen, phasenmodulierten Signalausgangs des Sensors oder Strahls, der beim Abtasten der Oszillation erzeugt wird, der auf Eingänge von Amplituden der geschätzten Phasenmodulation der Oszillationen und auf die augenblicklich geschätzte Phaseninformation bei der sinusförmigen Phasenmodulation anspricht, einem Multiplikator zum Multiplizieren des Signalsausganges und des synthesierten Signals mit der Frequenz der Mehrfach-Harmonischen und einer Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen des resultierenden Produktes der Multiplikation mit Bezugssignalen mit ganzzahligen Vielfachen des sinusförmigen Phasenmodulationssignals auf einer kontinuierlichen Basis sowie zum erneuten Einstellen der geschätzten Phaseninformation, bis die Differenz zwischen der tatsächlichen und der geschätzten Phaseninformation Null wird.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung in Verbindung mit Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:
1 eine Darstellung des Blockschaltbildes der 6 der früheren US-Patentschrift Nr. 6,639,686 des Anmelders, aus der sich die eigene Signalverarbeitungstechnik ergibt, die eine aus zwei Harmonischen bestehende Frequenz-Synthesierung zur Erzielung einer kontinuierlichen positiven Sondenmessung verwendet;
2 ein ähnliches Schaltbild der wesentlich verbesserten Signalverarbeitungstechnik nach vorliegender Erfindung, bei der die bevorzugte Mehrfach-Frequenzsynthesierung von Frequenzen mit vielen Harmonischen und für die Amplitudendetektion und Positionsinformations-Rückkopplungssteuerung verwendet wird, wobei diese Figur eine besonders einfache Ausführungsform der neuen Signalverarbeitung nach der Erfindung darstellt;
3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit Schätzung von synthesierten Signalen mit mehrfachen Harmonischen, wobei jedes Signal individuelle Verstärkungs- oder Amplitudeneinstellungen aufweist und alle miteinander in den Verarbeitungs-Vervielfacher eingeführt werden;
4 ein ähnliches Schaltbild einer praktischen und bevorzugten Ausführung des Signalverarbeitungsflusses nach 2, wobei Nachschlagetabellen für die synthesierte Signalerzeugung und Umwandlungstabellen zur Unterstützung bei der Korrektur der restlichen Linearitätsfehler verwendet werden;
5A und 5B Techniken zur Erhöhung der maximalen Geschwindigkeits-Nachlaufeigenschaft über das Gitter oder eine andere Oberfläche durch alternative Schemen der Geschwindigkeitskompensation unter Verwendung des geschätzten Positionssignals und unter Verwendung vorgegebener Verstärkungen der Frequenzen mit Mehrfach-Harmonischen, und
6 die Verwendung der neuartigen Signalverarbeitungstechnik nach der Erfindung bei der exakten Eichung der Sondenoszillations-(oder Gitterrandschema) Amplitude r, dargestellt in der Gleichung nach 2.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
Da das Hauptgewicht nach vorliegender Erfindung in der Entwicklung der verbesserten Signalverarbeitungstechnik liegt, werden die Einzelheiten der Abtastsonden oder -strahlen, der Gitterstufe und der Erzeugung von Positionssignalen V_out, usw. hier nicht wiederholt, sondern es wird Bezug auf die früheren Patente des Anmelders genommen, damit nicht vom Wesen der Erfindung abgelenkt wird.
Die Signalverarbeitungsschaltung nach 1 gibt jedoch den bekannten Verarbeitungsvorgang nach 6 des früheren US-Patentes 6,639,686 des Anmelders wieder, in welchem, wie beschrieben, die Positionsberechnung durch Multiplizieren der Ausgangssignalspannung V_out von der Abtastsonde mit
und auch mit
mit einem Multiplikator M bestimmt wird, wie mit den gestrichelt dargestellten rechteckförmigen Kästchen angedeutet. Dies stellt die bekannte, vorerwähnte Technik der Signalverarbeitung dar, die die spezifischen Signale der zweiten (2 ωt) und dritten (3 ωt) Harmonischen der Sondenoszillation verwendet, wobei in ihren Phasenlagen die geschützte Positionsinformation eingeschlossen ist.
Dieser Berechnungsablauf, wie er in dem genannten Patent erläutert ist, schließt mit ein, dass zuerst der Sensorausgang der Sondenoszillation einem Frequenz-Synthesierer FS zugeführt wird, während die Werte J₂(rω) und J₃(rω) der Bessel-Funktion in der obigen Gleichung berechnet werden, da die Sondenoszillationsamplitude r gleichzeitig gemessen werden kann. Im Frequenz-Synthesierer FS werden die zweimal und dreimal schnelleren Frequenzsignale 2 ωt und 3 ωt generiert, die mit dem ankommenden Sondenoszillations-Überwachungssensorausgang synchronisiert sind. Diese Signale werden mit + dem augenblicklichen Positionsschätzwert X ^o hinzuaddiert und dem Sinus-Funktionsgenerator SGs zugeführt, wie dargestellt. Die Ausgänge aus den beiden SGs werden mit der Ausgangsspannung V_out multipliziert und jedes Resultat wird summiert, um den Schätzungsfehler der Augenblicksposition, der in Gleichung (22) festgestellt wird, zu berechnen. Diese Resultate werden dem Schleifenfilter F(s) und dem so bezeichneten Integrator zugeführt, um neue Augenblicksschätzungen neu zu berechnen. Durch Wiederholung dieses Vorgangs erreicht die Positionsschätzung schließlich den Wert der realen Positionsinformation und bleibt der gleiche.
Wie bereits erläutert, ist festgestellt worden, dass die verschiedenen Verbesserungen, die nach vorliegender Erfindung gewonnen werden, durch Modifizieren der begrenzten zweiten und dritten ganzzahligen Harmonischen der Sinus-Funktionserzeugung im Frequenz-Synthesierer FS nach 1 erzielt werden, nunmehr durch einen Mehrfrequenz-Synthesierer MFS, 2, ersetzt werden, wobei nicht nur zwei harmonische Frequenzen für die Zwecke der nachfolgenden Amplitudendetektion generiert werden, sondern viele ganzzahlige harmonische Frequenzen. Ferner verwendet die verbesserte Signalverarbeitung nach vorliegender Erfindung die größere Vielfalt des Mehrfach-Frequenz-MFS-Synthesierers vieler harmonischer Frequenzen [sin(iωt); cos(jωt)] für die nachfolgende Amplitudendetektion bei AD in 2, anstatt dass die Gleichstromkomponente als Ergebnis der anfänglichen Multiplikation bei M wie in 1, angewendet wird. Die 2 stellt die einfachste Ausführungsform der verbesserten Signalverarbeitung nach der Erfindung dar. Die Ausgangssignale, die durch MFS synthesiert werden, haben die Formen einer Sinusfunktion innerhalb einer Sinus/Cosinus-Funktion, wie bei q₁ und q₂. Dies ist das Äquivalent der Synthesierung vieler Signale mit Mehrfach-Harmonischen mit speziellen Amplituden in jeder Harmonischen.
Dies stellt jedoch nur einen Anwendungsfall des umfassenden Signalverarbeitungsmerkmals mit Mehrfach-Frequenzanwendung nach der Erfindung dar. Eine weitere Ausführungsform ist in 3 gezeigt, bei der eine beispielsweise Summierung Σ von Bildbeispielen der Synthese von mehrfachharmonischen Signalen war, jedes mit individuellen Verstärkungs- oder Amplitudeneinstellungen, und alle werden zusammen dem Multiplikator M entsprechend der Lehre nach der Erfindung zugeführt, wobei der neue gemessene Positionsabstand des benachbarten Wellenscheitels identifiziert und die Positionsinformation, die für die Rückkopplungssteuerung nach 3 und 2 in Übereinstimmung mit der Technik, die in den früheren Patenten des Anmelders verwendet wird, identifiziert werden kann.
Aufgrund dieser verbesserten Signalverarbeitungstechnik für die Erzeugung eines synthesierten Frequenzsignals q mit Mehrfach-Harmonischen auf der Basis der geschätzten Phasen modulationsamplitude und der kurzzeitig geschätzten Phaseninformation aufgrund der sinusförmigen Phasenmodulation (mit oder ohne Quadratur-Phasenverschiebung), und durch Vergleichen bei AD des Produkts des ankommenden Sonden-Ausgangssignals p und solcher MFS synthesierter Signale q₁ mit Bezugssignalen mit ganzzahligen Frequenzen der sinusförmigen Phasenmodulation auf einer kontinuierlichen Basis wird die geschätzte Phaseninformation fortlaufend neu eingestellt, bis die Differenz zwischen der aktuellen Phasenlage und der geschätzten Phaseninformation Null wird. Dies hat, wie vorstehend zusammengefasst wurde, ergeben:

(1) dass der nichtlinearen Fehlerempfindlichkeit der Positions-Messresultate bedingt durch die sehr kleinen Fehler, die bei der Sondenoszillations-Amplitudenmessung auftreten, weitgehend begegnet wird. Solche Messfehler bewirken ein Amplituden-Ungleichgewicht zwischen den Ausgangssignalen aus dem SG in 6;
(2) dass die Positionsmessgenauigkeit aufrecht erhalten wird, wenn die Stufe sich mit extrem hoher Geschwindigkeit bewegt (z. B. > 10 mm/sec), und
(3) dass eine Sub-Nanometer-Präzision in der Positionsmessung dauernd erhalten wird, falls erwünscht, wobei gleichzeitig die hohe Genauigkeit und die Messeigenschaft sehr hoher Geschwindigkeit ausgeglichen wird.

Die Vorteile der Verwendung dieser Mehrfach-Frequenzkomponenten in der Signalverarbeitung nach der Erfindung zur Erzielung zuverlässiger und robuster Positionsmessungen ergeben sich zu einem wesentlichen Teil aus der Benutzung nicht nur einer oder zwei harmonischer Frequenzkomponenten der Information, sondern der gesamten verfügbaren Information aus vielen (im wesentlichen allen) Komponenten ganzzahliger Harmonischer und in der besonderen Art und Weise nach der Erfindung – d. h. der Einführung einer spezifischen Funktion, die die „geschätzte” Sondenoszillationsamplitude und die Augenblicks-Position X ^o umfasst sowie der Rückeinspeisung dieser Information bei F, 2 und 3, in den Amplituden-Detektor AD, wobei eine erneute Einstellung erfolgt, bis der Fehler zwischen der realen und der geschätzten Position Null wird (X₀ = X₀).
4 zeigt eine bevorzugte praktische Schaltanordnung des verbesserten Signalverarbeitungsflusses nach der Erfindung, wie in 2 beschrieben. Der Mehrfach-Frequenzsynthesizer MFS nach 2 ist nunmehr in 4 als die geschlossene, gestrichelte Fläche gezeigt. In diesem Fall wird das ankommende Sonden- oder Sensorsignal p zuerst bei M mit den synthesierten Signalen q₁ mehrfacher Frequenz multipliziert, die aus einer Nachschlagetabelle LUT entnommen werden. Das resultierende Produkt pq₁ wird wieder bei M mit cos(jωt) multipliziert und in ein Schleifenfilter eingeführt. Diese Funktion ist gleichwertig dem AD in 2 und ist deshalb in der Lage, einen harmonischen Frequenz-Amplitudenvergleich zu ermöglichen.
Der Ausgang des Schleifenfilters seinerseits stellt die Augenblicksgeschwindigkeit des Objektes, das gerade gemessen wird, dar. Das Resultat des Akkumulators oder Integrators A stellt die laufende Positionsschätzung ωX ^₀₁ dar, das dann über ein Tiefpassfilter LPF geleitet wird, um das Hochfrequenz-Rauschen zu eliminieren, bevor ein endgültiger Messausgang, der mit „Positionsausgang” bezeichnet ist.
Der Ausgang des Tiefpassfilters kann dann in die Konversionstabelle CT eingeführt werden, wenn ein verbleibender Linearitätsfehler (falls vorhanden) innerhalb einer Gitterskalen-Bewegungsperiode P mit einer besseren als der Nanometer-Präzision korrigiert wird. Die Positionsinformation ωX₀ aus dem numerischen Akkumulator wird erneut verwendet, um die neuen synthesierten Bezugssignale q₁ zu generieren, die wiederum die Mehrfach-Harmonischen nach vorliegender Erfindung enthalten, wobei der Zyklus neu eingestellt und in der vorbeschriebenen Weise fortgefahren wird.
Die Verbesserungen in der Subnanometer-Präzision der Positions-Messgenauigkeit bei hochstufigen Geschwindigkeiten, die nunmehr durch die vorbeschriebenen neuartigen Signalverarbeitungstechniken nach der Erfindung gewährleistet sind, haben auch zu einer Verbesserung der Gesamtmessung und der Arbeitsweise des Codiersystems, zur Leistungsfähigkeit und insbesondere zur Erhöhung der Nachlaufgeschwindigkeiten und der Vereinfachung der gesamten Eichtechniken geführt.
Wenn zuerst die Nachlaufgeschwindigkeit betrachtet wird, wird mit 5A die Erhöhung der maximalen Geschwindigkeit der Nachlaufeignung durch Kompensation der Geschwindigkeit angesprochen. In 5A ist einfache Kompensationsschleife L dargestellt, die dem System nach 2 angefügt ist. Damit wird eine Amplitudeninformation nur einer einzelnen Frequenzkomponente (cos(iωt)) zur Bestimmung des augenblicklichen Fehlers zwischen der realen Position und der geschätzten Position (Funktion von AD in 2) verwendet, und es sind keine externen Sensoren erforderlich, um die Geschwindigkeitskompensation durch Verwendung des geschätzten Positionssignals zu erzielen.
Bei der Modifikation nach 5B wird jedoch anstelle der Einführung des Geschwindigkeits-Kompensationsschemas CL nach 5A vorgeschlagen, die Signalverarbeitung mit den Frequenzen mit Mehrfach-Harmonischen mit vorgegebenen Verstärkungen („Verstärkungsschematabelle”) in Abhängigkeit von der Stromgeschwindigkeit („Geschwindigkeitsinformation”) angewendet. Dieses Verfahren kann auch für robustere Positions-Detektionszwecke benutzt werden, wenn eine genügend hohe Rechnerleistung für Echtzeit-Verarbeitung zur Verfügung steht.
Da für die Erfindung eine vereinfachte Eichung der Positions-Messsysteme eingesetzt wird, bleibt die Forderung, dass die Sonden-Oszillationsamplitude „r” berechnet werden muss, um einen besseren Wert als einige wenige Prozent Ggenauigkeit zu erzielen.
Bei allen Positions-Messanwendungen, die die bekannten Techniken nach den älteren Patenten des Anmelders verwenden, ist eine exakte Messung und Steuerung der Sonden-Abtastamplitude „r” (Gleichung 1, oben) sehr kritisch für den Zweck der exakten ausgeprägt linearen Positionsablesung. Die Fluktuation der Sonden-Oszillationsamplitude „r” oder Phasen-Modulationsamplitude muss auf einen höheren Wert als 1% vom idealen (oder voreingestellten) Wert gesteuert oder gemessen werden, um einen Nanometerpegel bei der Messgenauigkeit zu erzielen. Solche praktischen Überlegungen als Variation der Sonden/Strahl-Amplitude über die Zeit, anfängliche Codier-Aufbaufehler zwischen dem Kopf und der Skaleneinheit und ein kinematischer Fehler in der optisch-mechanischen Konstruktion tragen alle zu der äquivalenten Fluktuation der Sonden-Oszillationsamplitude „r” oder Phasenmodulations-Amplitude bei.
In dem vorbeschriebenen US-Patent 6,639,686 ist eine einfache Methode zum Schätzen der Sonden- oder Strahlabtast-Amplitude „r” in Gleichung (1) erläutert. Diese Methode arbeitet jedoch nicht einwandfrei, wenn die Position X₀ zufällig in der Nähe der Stelle ist, bei der entweder sinωX₀ oder cosωX₀ nahe Null wird. Da ein Positions-Codierer allein beispielsweise üblicherweise keine Mittel aufweist, um die Stufenposition zu verschieben, damit ein solcher Wert von Null abweicht, erfordert dies eine ziemlich mühsame Wiederholung, solange der Operator sich auf die Sonden- oder Strahlabtast-Amplitude „r” verlässt.
6 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wobei die verbesserten Signalverarbeitungskonzepte nach der Erfindung nunmehr eine Eichung der Sonden-Oszillations-(oder Phasen-Modulations-)Amplitude ermöglichen, während die Stufe in Bewegung ist. Um die Arbeitsweise der Anordnung nach 6 zu erläutern, erscheinen zusätzliche mathematischen Gleichungen nützlich.
Wie weiter oben erläutert, verwenden die verbesserten Signalverarbeitungstechniken nach der Erfindung das Erzeugen der synthesierten Mehrfach-Frequenzsignale, die in 2 identifiziert sind, und zwar am Ausgang des Mehrfach-Frequenzsynthesizers MFS allgemein ausgedrückt in Form der Gleichung: q = sin(r ^ω sin ωrt – ωX ^o), (2)wobei r ^ und X ^₀ jeweils der geschätzte Sonden- oder optische oder (Laserstrahl) Oszillations-Radius und die geschätzte Position angeben. Wie ausgeführt, unterscheidet sich das synthesierte Signal q von der Gleichung (1), die weiter oben angegeben ist, im Vorzeichen der Position und der 90° Phasenverschiebung.
Durch Multiplizieren des Sonden-Ausgangssignals P aus der Gleichung (1) mit dem synthesierten Signal q aus der Gleichung (2) bei M in 2 wird folgendes Produkt pq erhalten: 2pq = A sin(r ^ + r)sinωt + ω(X0 – X ^0)) + A sin(r ^ – r)sinωrt – ω(X0 + X ^0)). (3)
Nimmt man an, dass r ~ r ^ ist, kann Gleichung (3) wie folgt gefasst werden: 2 pq ≈ –A sin(ω(X0 + X ^0o )) + AJ0((r + r ^)ω)sin(ω(X0 – X ^0)) +2A cos(ω(X0 – X ^0))ΣJ0((r + r ^)ω)sin(2m – 1)ω1 –2A sin((ω(X0 – X ^0))ΣJ2m((r + r ^)ω)cos2mω1. (4)
Dieses Resultat gibt an, dass viele bekannte synchrone Phasendetektionsverfahren verwendet warden können, um exakte X₀-Werte zu erhalten.
Die Erfindung macht von dem neu geschaffenen Signal nach Gleichung (4) vorteilhafterweise Gebrauch, das auf der Mehrfach-Frequenzsynthesizer-Methode nach 2 basiert. In diesem Fall wird die Amplitude einer jeden der vielen Harmonischen des vervielfachten Ausgangssignals entweder 1 oder 0, wenn die geschätzte Positionsinformation in die tatsächliche Positionsinformation eingeführt ist. Beispielsweise zeigt Gleichung (4), wenn die Bedingungen r ≈ r ^ und X₀ ≈ X ^₀ grob erfüllt sind, dass die Amplitude der 2m – 1ten Frequenzkomponenten etwa AJ_2m-1((r + r ^)ω) wird. In diesem speziellen Fall kann AJ_2m-1((r + r ^)ω) allein nicht als ein Verfahren zum exakten Messen der Amplitude „r” verwendet werden, da der Wert von „A” sich mit der Zeit ändern kann. Durch Messen solcher Amplituden von mehr als den beiden Harmonischen, die bei der bekannten Art (1) verwendet werden, und durch Vergleichen dieser Amplituden kann man jedoch die Sonden-Abtastamplitude „r” identifizieren.
In 6 sind deshalb die 2m – 1-ten und 2l – 1-ten Frequenzkomponenten zur Schätzung der Sonden-Abtastamplitude gewählt. Durch Multiplizieren des Resultats, das mit MUL' angezeigt wird, mit sin((2m – 1)ωt) und sin((2l – 1)ωt) und dann Filtern jedes Resultats durch ein Tiefpassfilter, das mit LPF bezeichnet ist, lässt sich ein Wert AJ_2m-1((r + r)ω) und AJ_2l-1((r + r)ω) erzielen (dargestellt oben Mitte in 6). Das Verhältnis zwischen den beiden Resultaten soll dann nur die Funktion von (r + r) sein, da die räumliche Frequenz der Gitterskala und die gerade geschätzte Oszillations-Amplitude (Phasenmodulations-Amplitude) r bekannt ist. Aus dieser Information wird dann die tatsächliche geeichte Sondenabtast-Amplitude „r” erhalten.
Das System nach 6 kann, wie weiter oben erläutert, unabhängig von der Strom-Sondenposition bei sich bewegender Stufe verwendet werden.
Das zugrundeliegende Konzept nach 6 ergibt die neuartige Verwendung einer Amplituden-Information bei den Mehrfach-Harmonischen der synthesierten Signale nach der Erfindung, wie in Gleichung (4) beschrieben und nicht nur für die Zwecke der Positionsschätzung, sondern auch für die Schätzung der Sondenoszillations-Amplitude (Phasenmodulations-Amplitude).
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Offenbarung der Erfindung, insbesondere in Verbindung mit den nachstehenden Patentansprüchen.
Zuammenfassung
Vorgeschlagen werden ein verbessertes Signalverarbeitungsverfahren und eine verbesserte Signalverarbeitungsvorrichtung zur Verwendung für Echtzeit-Skalenpositions-Messungen im Sub-Nanometerbereich mit Hilfe von Sonden-Sensoren und/oder Strahlen, die periodisch gekrümmte bzw. gewellte Oberflächen, z. B. als Gitter und Brechungsmuster, die davon generiert werden, und dgl. abtasten, wodurch eine höhere Sub-Nanometer-Genauigkeit höherstufige Abtast-Bewegungsgeschwindigkeiten und gleichzeitig Messeignungen höherer Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit erzielt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 5589686 [0001, 0002]
- US 5744799 [0001, 0002, 0005]
- US 6639686 [0001, 0009, 0011, 0022, 0029, 0043]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- D P Blair und P H Sydenham, Phase sensitive detection as a means to recover signals buried in noise, J. Phys. E: Scientific Instruments 1975, Band 8, 621–7 [0006]

Claims

Verfahren zur Echtzeit-Verarbeitung von Positionsmessungen, die durch Oszillationen von Sondensensoren und/oder Strahlen, die die welligen Oberflächen abtasten, z. B. Gitter und von diesen erzeugte Brechungsmuster, durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein synthesiertes Signal mit vielen ganzzahligen mehrfach-harmonischen Frequenzen eines sinusförmigen, phasenmodulierten Signalausgangs des Sensors oder Strahls, der beim Abtasten der Oszillationen erzeugt wird, das synthesierte Signal auf die Amplitude der geschätzten Phasenmodulation der Oszillationen und auf die augenblicklich geschätzte Phaseninformation unter Zugrundelegung der sinusförmigen Phasenmodulation bezogen wird, der Signalausgang und die Frequenzen der Mehrfach-Harmonischen des synthesierten Signals multipliziert werden, das sich daraus ergebende Produkt der Multiplikation mit Bezugssignalen mit ganzzahligen Vielfachen des Modulationssignals mit sinusförmiger Phasenmodulation auf einer kontinuierlichen Basis verglichen wird, und die geschätzte Phaseninformation solange neu eingestellt wird, bis die Differenz zwischen der tatsächlichen und der geschätzten Phaseninformation Null wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das synthesierte Signal die Form einer Sinus-/Cosinus-Funktion hat.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte synchronisierte Mehrfach-Frequenzsignal q durch sin(r ^ωsinω₁t – ωX ^₀) gegeben ist, wobei r ^ und X ^₀ den geschätzten Sonden- oder Strahl-Oszillationsradius und die geschätzte Sonden- oder Strahlposition und ω die Oszillationsfrequenz darstellen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichsvorgang eine Amplitudendetektion vieler harmonischer Frequenzen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vielen harmonischen Frequenzen wesentlich größer sind als lediglich zwei harmonische Komponenten.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitung Informationen aus einer Vielzahl von Mehrfachfrequenz-Synthesiersignalkomponenten verwendet wird, während die geschätzte Sonden-Oszillationsamplitude und Augenblicks-Sondenpositionsinformation eingesetzt wird, und dass solche Informationen in die Amplitudendetektion eingespeist werden, bis der Fehler zwischen der echten und der geschätzten Position Null wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden-Detektionsfunktion durch weiteres Multiplizieren des Produktes mit cos(iωt) und Einführen des entstehenden Produktes in ein Schleifenfilter erzielt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten von Mehrfach-Harmonischen des synthesierten Signals individuell Amplituden- oder Verstärkungseinstellungen sind und zusammen für die Vervielfachung eingeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtast- und Nachlauf-Geschwindigkeitseignung durch Geschwindigkeitskompensation mittels Hinzufügen einer Kompensationssteuerschleife unter Verwendung einer Amplitudeninformation einer Frequenzkomponente zur Bestimmung des augenblicklichen Fehlers zwischen der tatsächlichen Position und der geschätzten Sondenposition gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtast- und Nachlauf-Geschwindigkeitseignung durch Verwendung der Frequenzen mit Mehrfach-Harmonischen mit vorgegebenen Verstärkungen abhängig von der laufenden Geschwindigkeitsinformation gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitudeninformation bei den Mehrfach-Harmonischen des synchronisierten Signals nicht nur für Positions-Schätzungszwecke, sondern auch zur Sonden-Oszillationsamplituden (r) – Eichung oder Phasen-Modulationsamplituden-Schätzung verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Eichung der Sonden-Abtastamplitude (r) durchgeführt wird, während die Abtaststufe in Bewegung ist.
Vorrichtung zur Echtzeit-Verarbeitung von Positionsmessungen, die durch Oszillationen von Sonden-Sensoren und/oder wellige Oberflächen abtastenden Strahlen, z. B. Gittern und von diesen erzeugten Brechungsmustern durchgeführt werden, gekennzeichnet durch die Kombination aus einem Synthetisier-Signalgenerator mit vielen ganzzahligen Frequenzen mit Mehrfach-Harmonischen eines sinusförmigen, phasenmodulierten Signalausgangs des Sensors oder Strahls, der beim Abtasten der Oszillation erzeugt wird, der auf Eingänge von Amplituden der geschätzten Phasenmodulation der Oszillationen und auf die augenblicklich geschätzte Phaseninformation bei der sinusförmigen Phasenmodulation anspricht, einem Multiplikator zum Multiplizieren des Signalsausganges und des synthesierten Signals mit der Frequenz der Mehrfach-Harmonischen und einer Vergleichsvorrichtung zum Vergleichen des resultierenden Produktes der Multiplikation mit Bezugssignalen mit ganzzahligen Vielfachen des sinusförmigen Phasenmodulationssignals auf einer kontinuierlichen Basis sowie zum erneuten Einstellen der geschätzten Phaseninformation, bis die Differenz zwischen der tatsächlichen und der geschätzten Phaseninformation Null wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das synthesierte Signal die Form einer Sinusfunktion in einer Sinus-/Cosinus-Funktion hat.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erzeugte synthesierte Mehrfach-Frequenzsignal q durch q = sin(r ^ωsinω1t – ωX ^0)gegeben ist, wobei r ^ und X ^₀ den geschätzten Sonden- oder Strahl-Oszillationsradius und die geschätzte Sonden- oder Strahlposition und ω die Oszillationsfrequenz darstellen.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichsvorrichtung einen Amplitudendetektor vieler harmonischer Frequenzen aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der vielen harmonischen Frequenzen wesentlich größer ist als nur zwei harmonische Komponenten.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverarbeitung Informationen aus einer Vielzahl von Mehrfachfrequenz-Synthesiersignal-Komponenten verwendet, während die geschätzte Sonden-Oszillationsamplitude und Augenblicks-Sondenpositionsinformation eingeführt wird, und dass eine Rückkopplungsschaltung vorgesehen ist, die diese Informationen zurück in die Amplitudendetektion einspeist, bis der Fehler zwischen der echten und der geschätzten Position Null wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplituden-Detektionsfunktion durch einen weiteren Multiplikator des Produktes mit cos(iωt) und Einführen des entstehenden Produktes in ein Schleifenfilter erzielt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass Verstärkungs-Steuerungen für die Mehrfach-Harmonischen des synthesierten Signals zur Erzielung einer individuellen Amplituden- oder Verstärkungseinstellung vorgesehen sind und für die Multiplikation eingeführt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtast- und Nachlauf-Geschwindigkeitseignung durch eine Geschwindigkeits-Kompensationsschleife unter Verwendung einer Amplitudeninformation einer Frequenzkomponente zur Bestimmung des augenblicklichen Fehlers zwischen der tatsächlichen Position und der geschätzten Sondenposition gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtast- und Nachlauf-Geschwindigkeitseignung durch Verwendung der mehrfachharmonischen Frequenzen mit vorgegebenen Verstärkungen abhängig von der laufenden Geschwindigkeitsinformation gesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Amplitudeninformation bei den Mehrfach-Harmonischen des synthesierten Signals nicht nur für Positions-Schätzungszwecke, sondern auch zur Sonden-Oszillationsamplituden (r) – Eichung oder Phasen-Modulationsamplituden-Schätzung verwendet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Eichung der Sonden-Abtastamplitude (r) durchgeführt wird, während die Abtaststufe in Bewegung ist.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrfach-Frequenzgenerator einen Frequenz-Synthesizer aufweist, der auf den Ausgang des Sondensensors anspricht, und dass eine Addiervorrichtung zum Addieren des synthesierten Ausgangs zu dem geschätzten Positionssignal vorgesehen ist, wobei die resultierende Summe mit einer Sinus/Cosinus-Nachschlagetabelle verglichen wird, um das synthesierte Signal mit Mehrfach-Harmonischen zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Multiplikator des synthesierten Signals mit Mehrfach-Harmonischen und der Sondensensor-Ausgang einen Amplitudendetektor speist, der einen weiteren Multiplikator aufweist, in den ebenfalls ein cos(yωt) Signal eingespeist wird, und dessen Ausgang über ein Schleifenfilter mit einem numerischen Akkumulator-Integrator verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Integrators mit dem Addierer verbunden ist, um das geschätzte, laufende Sonden-Positionssignal einzuspeisen.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das laufende Schätz-Sonden-Positionssignal über ein Tiefpassfilter unter Einschaltung einer Konversionstabelle zur Bereitstellung eines End-Positionsausgangs eingespeist wird.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsinformation im Ausgang des Integrators verwendet wird, um ein neues synthesiertes Bezugssignal zu generieren, das die Mehrfach-Harmonischen enthält.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude einer jeden der vielen Harmonischen des vervielfachten Ausgangssignals entweder 1 oder 0 wird, sobald die geschätzte Positionsinformation in die tatsächliche Positionsinformation übergeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung einer solchen Amplitude und deren Vergleich das Identifizieren der Sondenabtast-Amplitude (r) ermöglicht.