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Querverweis
auf verwandte Anmeldungen
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Die
vorliegende Patentschrift ist eine Teilfortsetzung und beansprucht
den Nutzen des früheren Einreichdatums
der US-Patentanmeldung 10/783,199,
die am 20. Februar 2004 eingereicht wurde und durch Bezugnahme in
ihrer Gesamtheit in das vorliegende Dokument aufgenommen ist.
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Beschreibung
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Ein
Planspiegel-Interferometer kann die Position und/oder Orientierung
von Objekten wie z.B. eines Präzisionstisches
in einem Waferverarbeitungssystem messen. Für eine derartige Verwendung
wird ein Planspiegel üblicherweise
an dem gemessenen Tisch angebracht, und das Interferometer lenkt
einen oder mehrere Messstrahlen zum Zweck von Reflexionen von dem
Planspiegel. Jeder Messstrahl entspricht allgemein einem separaten
Messkanal und ist mit einem entsprechenden Referenzstrahl zur Signalverarbeitung
kombiniert, die die Messung erzeugt. Um einen Winkelabstand zwischen
einem Messstrahl und dem entsprechenden Referenzstrahl zu verringern,
verwenden manche Interferometer (die üblicherweise als Doppelweg-Interferometer
bezeichnet werden) Retroreflektoren, um jeden Messstrahl zum Zweck
einer zweiten Reflexion von dem Planspiegel zurückzulenken, bevor das Interferometer
den Mess- und den Referenzstrahl kombiniert. Diese Doppelweg-Interferometer
verdoppeln effektiv die Pfadlänge
des Messstrahls, was Nachteile aufweisen kann.
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Interferometersysteme,
die die Position und Orientierung eines Tisches oder eines anderen
Objekts messen, müssen
oft mehrere Freiheitsgrade messen. Beispielsweise weist ein starres
dreidimensionales Objekt allgemein sechs unabhängige Freiheitsgrade auf, z.B.
X-, Y- und Z-Koordinaten, die eine Position relativ zu einer X-Achse,
einer Y-Achse und einer Z-Achse angeben, und Roll-, Stampf- und Gierungswinkel,
die einer Drehung des Objekts um die X-Achse, die Y-Achse und die Z-Achse
entsprechen. Allgemein definieren zumindest zwei der Messachsen,
z.B. die Y-Achse und die Z-Achse,
Richtungen, bei denen zumindest eine Komponente senkrecht zu einem
Abstand zwischen der Interferometeroptik und dem Messspiegel ist.
Demgemäß verwendet
ein Interferometersystem, das alle Freiheitsgrade eines Objekts
misst, oft mehrere Messspiegel und Interferometeroptikgeräte in mehreren
Positionen um den Tisch herum.
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Interferometersysteme,
die eine senkrecht zu dem Abstand zwischen Optiksystem und Spiegel erfolgende
Verschiebung messen, wurden entwickelt, um zu verhindern, dass Interferometeroptiksysteme
andere Verarbeitungssystemkomponenten wie z.B. eine Projektionslinse
beeinträchtigen.
Beispielsweise beschreiben die US-Patentschriften Nrn. 6,020,964
und 6,650,419 Interferometersysteme, die in der Lage sind, eine
Höhe eines
Tisches relativ zu einer Projektionslinse zu messen. Bei derartigen System
reflektiert ein an einem Tisch angebrachter Reflektor einen Messstrahl
von einem horizontalen Einfallspfad (z.B, entlang einer X-Achse)
zu einem vertikalen reflektierten Pfad (z.B. entlang einer Z-Achse). Ein über dem
Tisch angebrachter Reflektor reflektiert den vertikal gelenkten
Messstrahl zurück zu
dem Reflektor auf dem Tisch, wo der Messstrahl zu einem horizontalen
Rückleitungspfad
zurück
zu der Interferometeroptik umgelenkt wird. Die gesamte Doppler-Verschiebung
des Messstrahls gibt somit eine Bewegung entlang eines Pfades an,
die eine horizontale und eine vertikale Komponente aufweist. Ein
separater Messkanal kann die horizontale Komponente der Bewegung
messen, so dass die vertikale Komponente bzw. eine Höhenmessung
extrahiert werden kann.
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Der
Dynamikbereich für
jeden gemessenen Freiheitsgrad wird allgemein durch Spiegeldrehungen
(z.B. Roll-, Stampf- oder Gierungsdrehungen) begrenzt, die den Messstrahl
ablenken können,
was bewirkt, dass der reflektierte Messstrahl von dem Pfad, der
für eine
Rekombination mit einem Referenzstrahl erforderlich ist, „abwandert" bzw. abweicht. Ein
akzeptables Maß einer
Abweichung (und dementsprechend der Dynamikbereich für eine Messung)
hängt allgemein
von dem Strahlradius w und der Länge
des optischen Pfades L, die sich von der Interferometeroptik bis
zu dem Messspiegel erstreckt, ab. Beispielsweise beträgt der Dynamikbereich
für ein
herkömmliches
Doppelweg-Interferometer üblicherweise
etwa w/4L Radiane, wenn eine Versetzung entlang des Abstands zwischen
der Interferometeroptik und dem Messspiegel gemessen wird. Die in
den US-Patentschriften Nrn. 6,020,964 und 6,650,419 beschriebenen
Höhenmessungen
unterliegen allgemein zumindest auf Grund des Erfordernisses, eine
horizontale Komponente zu messen und zu subtrahieren, ähnlichen
Einschränkungen
bezüglich
des Dynamikbereichs. Um einen großen Dynamikbereich zu erzielen,
erfordern herkömmliche
Interferometer somit breite Strahlen und/oder kurze Abstände zwischen
dem Optiksystem und den gemessenen Objekten. Große Strahlbreiten und kurze Abstände sind
oft schwer in die räumlichen
und funktionellen Anforderungen vieler Systeme, einschließlich Waferverarbeitungsgeräte, zu integrieren.
Außerdem
erhöht
das Integrieren großer
Strahlen die Größe und die
Kosten optischer Komponenten in dem Interferometer.
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Angesichts
der Einschränkungen
existierender Interferometer werden Systeme und Verfahren gesucht,
die den dynamischen Messbereich für Messungen unter Verwendung
von Planspiegel-Interferometern
verbessern können,
ohne große
optische Elemente oder kurze Abstände zu erfordern.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
System, das ein Interferometer umfasst, das Messungen in horizontaler
und vertikaler Richtung liefert und einen großen Dynamikbereich von Objektorientierungen
erlaubt;
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2 eine
Draufsicht eines Systems, das ein Interferometer umfasst, das alle
sechs Freiheitsgrade eines starren Objekts misst;
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3A eine
Seitenansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels, das ein Interferometer
umfasst, das Messungen in horizontaler und vertikaler Richtung liefert
und einen großen
Dynamikbereich von Objektorientierungen erlaubt;
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3B einen
Messreflektor und die Reflexionsbereiche für Strahlen, die bei dem System
der 3A erzeugt werden;
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4A und 4B eine
Seitenansicht bzw. eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels, das ein Interferometer
umfasst, das Messungen eines Gierungswinkels und einer horizontalen
Bewegung liefert und einen großen
Dynamikbereich von Objektorientierungen erlaubt;
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4C einen
Messreflektor und die Reflexionsbereiche für Strahlen, die bei dem System
der 4A und 4B erzeugt
werden;
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5A und 5B eine
Seitenansicht bzw. eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels, das ein Interferometer
umfasst, das Winkelmessungen um zwei senkrechte Achsen herum liefert
und einen großen
Dynamikbereich von Objektorientierungen erlaubt; und
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5C einen
Messreflektor und die Reflexionsbereiche für Strahlen, die bei dem System
der 5A und 5B erzeugt
werden.
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Eine
Verwendung derselben Bezugssymbole in unterschiedlichen Figuren
weist auf ähnliche
oder identische Posten hin.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein Interferometer einen
großen
Dynamikbereich für
Messungen entlang einer vertikalen und einer horizontalen Richtung
unter Verwendung eines ersten Messkanals, der eine Großer-Dynamikbereich-Messung
eines Pfades liefert, die Komponenten umfasst, die parallel bzw.
senkrecht zu dem Abstand zwischen Optiksystem und Objekt sind, und unter
Verwendung eines zweiten Messkanals, der eine Großer-Dynamikbereich-Messung mit lediglich einer
senkrechten Komponente liefert, erzielen. Gemäß einem weiteren Aspekt der
vorliegenden Offenbarung kann ein Interferometersystem einen großen Dynamikbereich
für Messungen
aller sechs Freiheitsgrade eines starren Objekts wie z.B. eines
bei einer Verarbeitungsausrüstung
verwendeten Tisches erzielen.
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1 veranschaulicht
ein System 100, das eine Interferometeroptik 110 zum
Messen von horizontalen und vertikalen Versetzungen eines Objekts umfasst.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
ist das System 100 ein Teil einer Photolithographieausrüstung, und
das gemessene Objekt ist ein Tisch 120 zum Positionieren
eines Werkstücks wie
z.B. eines Halbleiterwafers 125 relativ zu einer Projektionslinse 130.
Die Interferometeroptik 110 weist bezüglich der Projektionslinse 130 vorzugsweise
eine feststehende Position auf. In der Photolithographie müssen der
Tisch 120 und/oder ein (nicht gezeigtes) Positionierungssystem
für die
Projektionslinse 130 in der Lage sein, den Wafer 125 bezüglich einer
optischen Achse der Projektionslinse 130 präzise zu
positionieren, so dass die Projektionslinse 130 das gewünschte Muster
auf den richtigen Bereich des Wafers 125 projizieren kann.
Ferner kann der Tisch 120 oder ein Fokussierungssystem
für die
Projektionslinse 130 den Abstand zwischen dem Wafer 125 und
der Projektionslinse 130 steuern oder sich an denselben
anpassen, um ein scharf fokussiertes Muster zu projizieren. Wie
Fachleuten einleuch ten wird, ist eine Messung des Tisches 120 bei
einer Waferverarbeitungsausrüstung
lediglich eine veranschaulichende Anwendung eines Interferometersystems,
und allgemeiner gesagt können
Interferometer, die den hierin beschriebenen ähneln, eine Vielzahl von Objekten
in einer Vielzahl von Systemen messen.
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Die
Interferometeroptik 110 empfängt einen Eingangsstrahl IN
(EIN) von einer Strahlquelle 112 und erzeugt drei Strahlen 152, 154 und 156,
die anfänglich
in einer X-Richtung auf den Tisch 120 gelenkt werden. Wie
weiter unten noch beschrieben wird, dienen die Strahlen 152 und 154 einem
ersten Großer-Dynamikbereich-Messkanal,
der eine Versetzung g des Tisches 120 in einer Z-Richtung
misst, und der Strahl 156 dient einem zweiten Großer-Dynamikbereich-Messkanal
für eine
Messung, die Komponenten in der Z- und der X-Richtung aufweist.
Eine Großer-Dynamikbereich-Messung
der Versetzung in der X-Richtung lässt sich feststellen, indem
man die Messung aus dem ersten Messkanal verwendet, um die Z-Komponente der unter
Verwendung des zweiten Messkanals gemessenen kombinierten X- und Z-Bewegung
zu beseitigen.
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Die
Interferometeroptik 110 umfasst bei dem veranschaulichten
Ausführungsbeispiel
eine Strahlteileroptik 113, einen polarisierenden Strahlteiler
(PBS – polarizing
beam splitter) 114, Polarisationsveränderungselemente wie z.B. Viertelwellenplättchen (QWPs – quarter-wave
plates) 115 und 116, einen Drehspiegel 117 und
einen Referenzreflektor 118. Die Strahlquelle 112 lenkt
den Eingangsstrahl IN in die Strahlteileroptik 113, die
zwei separate Strahlen IN1 und IN2 erzeugt, die den zwei Messkanälen des
Systems 100 entsprechen. Alternativ dazu können zwei
separate Strahlquellen direkt die Eingangsstrahlen IN1 und IN2 erzeugen.
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Bei
einem Interferometer 110 eines Ausführungsbeispiels ist jeder der
Eingangsstrahlen IN, IN1 und IN2 ein heterodyner Strahl, der eine
erste Komponente mit einer ersten Frequenz F1 und einer ersten linearen
Polarisierung und eine zweite Komponente mit einer zweiten Frequenz
F2 und einer zweiten linearen Polarisierung, die zu der ersten linearen Polarisierung
senkrecht ist, aufweist. Viele Strahlquellen sind in der Lage, einen
heterodynen Strahl zu erzeugen, der die gewünschten Eigenschaften aufweist.
Beispielsweise kann die Strahlquelle 112 ein Laser sein,
der die gewünschte
Differenz bei den Frequenzen F1 und F2 durch eine Zeeman-Aufspaltung und/oder
mit einem akustooptischen Modulator (AOM – acousto-optic modulator)
erzeugt. Andere Quellen von heterodynen Strahlen, die bekannt sind oder
eventuell entwickelt werden, können
ebenfalls geeignet sein. Alternativ dazu könnte die Strahlquelle 112 ein
Langkohärenzlängen-Einzelfrequenzlaser sein,
bei dem die erforderliche Kohärenzlänge von der
Differenz zwischen den Längen
der optischen Pfade abhängt,
beispielsweise des Messstrahls 156 und seines zugeordneten
Referenzstrahls 158. Eine Verwendung von heterodynen Strahlen
kann bevorzugt sein, da Interferometer, die Einzelfrequenzstrahlen
verwenden, üblicherweise
mehrere Phasenmessungen erfordern, um die Effekte von Strahlleistungsschwankungen
zu eliminieren.
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Bei
dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
erzeugt die Strahlteileroptik 113 Kanaleingangsstrahlen
IN1 bzw. IN2 für
den ersten bzw. zweiten Messkanal des Interferometersystems 100.
Für die Strahlteileroptik 113 ist
eine nicht polarisierende Strahlteilung bevorzugt, so dass die Kanaleingangsstrahlen
IN1 und IN2 dieselbe Polarisierungs- und Frequenzcharakteristika
aufweisen wie der Eingangsstrahl IN von der Strahlquelle 112.
Insbesondere können
der Eingangsstrahl IN und die Kanaleingangsstrahlen IN1 und IN2
allesamt heterodyne Strahlen mit getrennten Frequenzkomponenten,
die orthogonale Polarisierungen aufweisen, sein. Ein exemplarisches
Ausführungsbeispiel,
das heterodyne Strahlen verwendet, wird im Folgenden beschrieben, um
ein spezifisches Beispiel zu liefern. Jedoch sollte man verstehen,
dass die Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend sein
soll.
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Der
PBS 114 trennt Komponenten des Eingangsstrahls IN1 nach
der Polarisierung, um Strahlen 152 und 154 zu
erzeugen, und trennt desgleichen Komponenten des Eingangsstrahls
IN2 nach der Polarisierung, um die Strahlen 156 und 158 zu
erzeugen. Folglich weisen die Strahlen 152 und 154 orthogonale
lineare Polarisierungen auf, wie dies auch für die Strahlen 156 und 158 der
Fall ist. Wenn die Eingangsstrahlen IN1 und IN2 heterodyne Strahlen
sind, sind die Orientierung der Polarisierungsachsen der Eingangsstrahlen
und des PBS 114 derart, dass die Polarisierungsteilung
die Frequenzkomponenten jedes Eingangsstrahls IN1 oder IN2 trennt.
Die Strahlen 152, 154, 156 und 158 sind
somit bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel Einzelfrequenzstrahlen.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist
der PBS 114 derart, dass der Messstrahl 156 die lineare
Polarisierung aufweist, die der PBS 114 überträgt, und
der Referenzstrahl 158 weist anfänglich eine lineare Polarisierung
auf, die der PBS 114 reflektiert. Wie Fachleuten einleuchten
wird, könnten
alternative Ausführungsbeispiele
der Interferometeroptik 110 den anfänglich in dem PBS 114 reflektierten Strahl
als Messstrahl verwenden, und den anfänglich in dem PBS 114 übertragenen
Strahl als Referenzstrahl. Obwohl der PBS 114 in dem veranschaulichten
Ausführungsbeispiel
als einen polarisierenden Dünnfilm
aufweisend gezeigt ist, der zwischen Winkelprismen angeordnet ist,
könnte
der PBS 114 zudem unter Verwendung anderer Strukturen wie
z.B. doppelbrechender optischer Elemente implementiert werden, die
die Strahlteilungs- und Kombinationsfunktionen, die von dem PBS 114 gefordert
werden, durchführen.
Bei Ausführungsbeispielen,
die monochromatische Eingangsstrahlen verwenden, kann der PBS 114 ferner
durch einen nicht-polarisierenden Strahlteiler ersetzt werden.
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Das
System 100 kann eine relative Bewegung des Tisches 120 entlang
der horizontalen X-Richtung und der vertikalen Z-Richtung überwachen. Bezüglich der
vertikalen Messung verwendet der erste Messkanal einen Messreflektor 140,
der reflektierende Facetten bzw. Flächen 142 und 144 an dem
Tisch 120 liefert, und der Winkel, den die Facette 142 mit
einer Seite des Tisches 120, die nominell senkrecht zu
der X-Achse ist,
bildet, ist eine Ergänzung
zu dem Winkel, den die Facette 144 mit dieser Seite des
Tisches 120 bildet. Die Interferometeroptik 110 lenkt
die Strahlen 152 bzw. 154 durch das QWP 115,
damit sie von den Facetten 142 bzw. 144 abreflektiert
werden. Die Facetten 142 und 144 lenken den Strahl 152 bzw. 154 an
Porro-Prismen 146 bzw. 148, die dahin gehend orientiert
sind, die Strahlen 152 und 154 an den Reflektor 140 zurückzugeben. Wenn
der Tisch 120 keine Neigung aufweist, sind die zu den Facetten 142 bzw. 144 führenden
Rückpfade der
Strahlen 152 und 154 parallel, jedoch in der Y-Richtung
von den jeweiligen Pfaden, die auf die Porro-Prismen 146 und 148 treffen,
versetzt.
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Der
zurückgegebene
Strahl 152 wird wiederum von der Facette 142 abreflektiert,
passiert das QWP 115, wird von dem Drehspiegel 117 abreflektiert
und tritt wieder in den PBS 114 ein. Der zurückgegebene
Strahl 154 wird wiederum von der Facette 144 abreflektiert,
passiert das QWP 115 und tritt erneut direkt in den PBS 114 ein.
Das zweimalige Passieren des QWP 115 dreht die lineare
Polarisierung jedes der Strahlen 152 und 154 effektiv
um 90°,
so dass der PBS 114 den rückgeführten Strahl 152 überträgt und den
zurückgeführten Strahl 154 reflektiert, um
einen ersten Ausgangsstrahl OUT1 zu bilden, der in das Detektorsystem 160 eintritt.
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Doppler-Verschiebungen,
die sich daraus ergeben, dass sich der Tisch 120 bei der
veranschaulichten Konfiguration in der X-Richtung bewegt, sind für die Pfade
beider Strahlen 152 und 154 dieselben, jedoch
bewirkt eine Bewegung des Tisches 120 in der Z-Richtung
bei dem Strahl 152 eine Doppler-Verschiebung, die zu der
bei dem Strahl 154 bewirkten Doppler-Verschiebung entgegengesetzt
ist. Demgemäß hängt eine
Schwebungsfrequenz, die sich aus der Frequenzdifferenz der Strahlen 152 und 154 ergibt,
wenn die Strahlen 152 und 154 zu dem Strahl OUT1
kombiniert werden, von der Differenz bezüglich der Doppler-Verschiebung
ab und gibt somit die Bewegung des Tisches 120 in der Z-Richtung
an. Man sollte beachten, dass das Interferometersystem, das den
Reflektor 140 umfasst, um die X-Achse gedreht werden kann,
so dass die Messung unter Verwendung des Reflektors 140 nicht
mehr vertikal entlang der Z-Richtung erfolgt, sondern entlang jeder beliebiger
Richtung erfolgt, die senkrecht zu dem Abstand zwischen dem Interferometer 110 und
dem Tisch 120 ist.
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Das
Detektorsystem 160 misst oder analysiert den Ausgangsstrahl
OUT1 zur Bestimmung einer Verschiebung des Tisches 120 in
der Z-Richtung. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel misst das Detektorsystem 160 eine
Differenz der Frequenzen der Strahlen 152 und 154,
und die Differenz kann dann dazu verwendet werden, eine Differenz bezüglich der
Doppler-Verschiebungen und somit die vertikale Geschwindigkeit oder
die Verschiebung des Tisches 120 entlang der Z-Richtung
zu bestimmen. Bei einem heterodynen Interferometer, bei dem die Strahlen 152 und 154 anfänglich die
Frequenzen F1 und F2 aufweisen, weisen die zurückgegebenen Strahlen 152 und 154 Frequenzen
F1' und F2' auf, die von Doppler-Verschiebungen
abhängen,
die infolge von Reflexionen von jeweiligen Facetten 142 und 144,
wenn sich der Tisch 120 bewegt, aufgetreten sein mögen. Wie
oben beschrieben wurde, sind die Winkel der Facetten 142 und 144 derart,
dass eine Bewegung des Tisches 120 in der X-Richtung oder der
Y-Richtung dieselbe Doppler-Verschiebung bei beiden Strahlen 152 und 154 bewirkt,
jedoch eine Bewegung in der Z-Richtung bei den Strahlen 152 und 154 entgegengesetzte
Doppler-Verschiebungen bewirkt. Demgemäß verändert eine horizontale Bewegung
des Tisches 120 nicht die Frequenzdifferenz F1'-F2' zwischen zurückgegebenen
Strahlen 152 und 154, jedoch verändert eine
vertikale Bewegung die Frequenzdifferenz F1'-F2'.
Herkömmliche
Lichtdetektoren und eine herkömmliche
Elektronik in dem Detektorsystem 160 kann einen Ausgangsstrahl OUT1
empfangen und ein elektronisches Signal, das die Schwebungsfrequenz
F1'-F2' aufweist, erzeu gen. Desgleichen
kann durch eine direkte Messung eines Teils des Eingangsstrahls
IN oder IN1 ein elektronisches Referenzsignal erzeugt werden, das
die Schwebungsfrequenz F1-F2 aufweist.
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Ein
exemplarisches Ausführungsbeispiel
des Detektorsystems 160 umfasst ferner eine Phasenerfassungsschaltung,
die die Phase des Schwebungssignals, das die Frequenz F1'-F2' aufweist, relativ
zu dem Referenzschwebungssignal, das die Frequenz F1-F2 aufweist,
misst. Eine Änderung
der relativen Phase gibt an, dass sich die Schwebungsfrequenzen F'1-F2' und F1-F2 unterscheiden,
und ermöglicht eine
Messung einer Netto-Doppler-Verschiebung in dem Ausgangsstrahl OUT1,
was eine Geschwindigkeit in der Z-Richtung angibt. Eine Integration
der ermittelten Geschwindigkeitskomponente weist auf eine Versetzung
entlang der Z-Richtung hin.
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Die
Messung der Versetzung in der Z-Richtung unter Verwendung der Strahlen 152 und 154 toleriert
einen breiten Dynamikbereich von Drehungen des Tisches 120.
Insbesondere sind Porro-Prismen 146 und 148 Retroreflektoren
für Drehungen
des Tisches 120 um die Z-Achse. Drehungen des Tisches 120 um
die Y-Achse weisen Effekte auf, die den Strahlen 152 und 154 gemein
sind. Der Effekt der Drehungen des Tisches 120 um die X-Achse
wird durch die Porro-Prismen 146 und 148 aufgehoben und
wird dadurch minimiert, dass ein kleiner Winkel zwischen den Reflektoren 142 und 144 gewählt wird. Der
erste Messkanal weist eine Optischer-Pfad-Länge auf, die kürzer ist
als die Optischer-Pfad-Länge
eines herkömmlichen
Doppelweg-Messkanals, was zu einem besseren Dynamikbereich für den ersten Messkanal
als für
ein Doppelweg-Interferometer führt. Die
US-Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr.
2005/0185193 mit dem Titel „System
and Method of using a Side-Mounted Interferometer to Acquire Position
Information" beschreibt
ferner ähnliche
und andere geeignete Systeme mit einem großen Dynamikbereich zum Messen
einer senkrechten Versetzung eines Objekts.
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Die
Interferometeroptik 110 erzeugt ferner einen Messstrahl 156 für den zweiten
Messkanal. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der Messstrahl 156 die
Komponente des Eingangsstrahls IN2, die durch den PBS 114 gelangt.
Der Messstrahl 156 wandert anfänglich in der X-Richtung durch
das QWP 115 zu einem an dem Tisch 120 angebrachten
Reflektor 170. Der Reflektor 170 ist vorzugsweise
ein Prisma mit konstanter Abweichung wie z.B. ein Penta-Prisma und
lenkt den Strahl 156 auf einen Reflektor 132 an
einer Anbringstruktur 134, die relativ zu der Projektionslinse 130 befestigt
sein kann. Bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Reflektor 170 ein
Penta-Prisma, das einen Scheitel, der sich in 1 in
der Y-Richtung erstreckt, eine reflektierende Oberfläche 172,
die nominell 22,5° von
der Vertikalen abweicht, und eine reflektierende Oberfläche 174,
die nominell 22,5° von der
Horizontalen abweicht, aufweist; und der Reflektor 132 ist
ein extrudiertes Porro-Prisma,
das einen sich entlang der X-Richtung erstreckenden Scheitel aufweist.
Alternativ dazu könnte
jegliches Prisma mit konstanter Abweichung oder jeglicher Reflektor,
der den Strahl 156 um 90 Grad biegt, verwendet werden. Der
Reflektor 132 ist dahin gehend orientiert und positioniert,
den Messstrahl 156 für
eine beliebige erlaubte Position des Tisches 120 zu dem
Reflektor 170 zurückzureflektieren.
Der Reflektor 170 gibt dann den Messstrahl 156 durch
das QWP 115 an den PBS 114 zurück. Reflexionen des Messstrahls 156 von
dem Tisch 120 bewirken eine Doppler-Verschiebung, die Komponenten
aufweist, die sich aus einer Bewegung des Tisches 120 in
der X-Richtung und in der Z-Richtung ergeben, und die zwei Durchtretungen
des QWP 115 verändern
die Polarisation des Strahls 156 so, dass der zurückgegebene
Strahl 156 von dem PBS 114 abreflektiert wird
und einen Bestandteil des Ausgangsstrahls OUT2 für den zweiten Messkanal bildet.
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Der
Referenzstrahl 158, der auch bei dem zweiten Messkanal
verwendet wird, weist einen optischen Pfad auf, der in der Interferometeroptik 110 verbleibt,
bis der Referenzstrahl 158 und der Messstrahl 156 zu
dem Ausgangsstrahl OUT2 kombiniert werden. Insbesondere wird der
Referenzstrahl 158 anfänglich
in dem PBS 114 zu einem Pfad durch das QWP 116 zu
dem Referenzreflektor 118 reflektiert. Der Referenzreflektor 118,
der ein Porro-Prisma oder ein anderer Reflektor sein kann, das bzw.
der einen reflektierten Strahl mit einem Versatz erzeugt, der mit dem
Versatz übereinstimmt,
den der Reflektor 132 erzeugt, gibt den Referenzstrahl 158 durch
das QWP 116 an den PBS 114 zurück, wo der Referenzstrahl 158 anschließend durch
den PBS 114 gelangt, um einen Bestandteil des Ausgangsstrahls
OUT2 zu bilden.
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Veränderungen
der Schwebungsfrequenz, die sich ergeben, wenn der Messstrahl 156 mit
dem Referenzstrahl 158 kombiniert wird, geben die gesamte
Doppler-Verschiebung an, die durch Reflexionen des Messstrahls 156 von
dem Tisch 120 bewirkt wird. Das Detektorsystem 160 kann
die gesamte Doppler-Verschiebung für den zweiten Messkanal auf
dieselbe Weise ermitteln, wie die Netto-Doppler-Verschiebung für den ersten
Messkanal gefunden wird. Wie oben angemerkt wurde, ist die gesamte Doppler-Verschiebung
die Summe einer Doppler-Verschiebung, die einer Bewegung des Tisches 120 in
der X-Richtung zugeordnet ist, sowie einer Doppler-Verschiebung, die
einer Bewegung des Tisches 120 in der Z-Richtung zugeordnet ist. Die Bewegungsrichtung
des Tisches 220, die die Phasendifferenz zwischen den Strahlen 156 und 158 maximiert,
ist parallel zu dem Vektor, der in der positiven X-Richtung und
der negativen Z-Richtung gleiche Komponenten aufweist. Da jedoch
der erste Messkanal eine Messung der Bewegung in der Z-Richtung erzeugt,
können
Informationen von beiden Messkanälen
kombiniert werden, um eine Bewegung in der X-Richtung zu messen.
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Der
zweite Messkanal liefert eine Messung in einem großen dynamischen
Bereich, da der Reflektor 170, z.B. ein Penta-Prisma, über eine
große Bandbreite
von Stampfdrehungen des Tisches 120 um die Y-Achse einen
relativ einheitlichen vertikalen Pfad für den Strahl 158 liefern
kann, das Porro- Prisma 170 desgleichen
als Retroreflektor agiert, der alle Rolldrehungen des Tisches 120 um
die X-Achse herum kompensiert. Überdies
kompensiert das Porro-Prisma 132 Drehungen des Tisches 120 sowohl um
die X- als auch um die Z-Achse. Wiederum ist die Optischer-Pfad-Länge für den zweiten
Messkanal allgemein kürzer
als die Optischer-Pfad-Länge
für ein herkömmliches
Doppelweg-Interferometer, wodurch dem zweiten Messkanal des Messsystems 100 ein besserer
Dynamikbereich verliehen wird. Eine weitere Beschreibung der Funktionsweise
und alternative Ausführungsbeispiele
mancher Interferometersysteme, die für den zweiten Messkanal des
Systems 100 geeignet sind, finden sich in der US-Patentschrift
Nr. 6,650,419. Die resultierende Messung der horizontalen Versetzung
entlang der X-Achse, die durch eine Kombination von Messungen aus
dem ersten und dem zweiten Kanal erreicht wird, weist für Drehungen des
Tisches 120 einen großen
Dynamikbereich auf, da beide Messkanäle bezüglich Drehungen des Tisches 120 tolerant
sind.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann ein Interferometersystem einen
großen
Dynamikbereich zum Messen von sechs Freiheitsgraden eines Objekts
wie z.B. eines Wafertisches liefern. Allgemein wird das Messen von sechs
Freiheitsgraden dadurch vereinfacht, dass eine Messung aus unterschiedlichen
Positionen um das gemessene Objekt herum durchgeführt wird. Beispielsweise
zeigt 2 ein System 200, das an vier Positionen
um einen gemessenen Tisch 220 herum Interferometersysteme 300, 300', 400 und 500 aufweist.
Dieses Ausführungsbeispiel
ist ein Lithographiesystem, bei dem die Interferometersysteme 300, 300', 400 und 500 relativ
zu einer Projektionslinse 230 feststehende Positionen aufweisen.
Der Tisch 220 bewegt sich nach Bedarf dahin gehend, einen Wafer 225 relativ
zu der Projektionslinse 230 zu positionieren und zu orientieren. Über und
unter einem Tisch 320 können
Reflektoren 330, 330' und 430 angebracht sein,
die zur Messung einer vertikalen Bewegung des Tisches 220 verwendet
werden.
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Ein
Prozessor 250, der ein Mehrzweck-Computer sein kann, der
eine entsprechende Software ausführt,
kann Messungen von verschiedenen Kanälen eines oder mehrerer Interferometersysteme 300, 300', 400 oder 500 kombinieren,
um eine spezifische Messung zu ermitteln, z.B. um eine X-Messung
aus Signalen zu ermitteln, die einer X-Z-Messung bzw. einer Z-Messung
gemäß der obigen
Beschreibung entsprechen. Der Prozessor 250 kann auch Messsignale
von getrennten Interferometersystemen 300, 300', 400 und 500 kombinieren,
um Drehmessungen präzise
zu bestimmen, wie nachstehend näher
beschrieben wird.
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Bei
einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
des Systems 200 wird das Interferometersystem 300 dazu
verwendet, eine horizontale Bewegung entlang einer X-Richtung in 2 und
eine vertikale Bewegung entlang einer Z-Richtung zu messen. Wie oben
beschrieben wurde, kann das Interferometersystem 100 der 1 sowohl
eine horizontale als auch eine vertikale Bewegung messen und kann
als System 300 verwendet werden. Jedoch zeigt 3A ein
alternatives Ausführungsbeispiel
des Interferometersystems 300, das dem System 100 ähnlich ist, jedoch
einen ersten Messkanal aufweist, der zum Messen der Verschiebung
in der Z-Richtung eine andere Technik verwendet.
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Der
erste Messkanal des Interferometersystems 300 verwendet
eine Strahlquelle 312, einen PBS 340, einen Drehspiegel 352,
einen ersten Messreflektor 322, einen vertikal verschobenen
Reflektor 330, ein Polarisationsveränderungselement (z.B. ein QWP) 354,
einen Referenzreflektor 324, einen Retroreflektor 355 und
ein Detektorsystem 362. Die Strahlquelle 312 erzeugt
einen Eingangsstrahl IN1, der bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel
ein heterodyner Strahl ist, wie oben beschrieben wurde. Der PBS 340 teilt
den Eingangsstrahl IN1 in einen Messstrahl 372 und einen
Referenzstrahl 374. Der Messstrahl 372 wird bei
dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
von dem PBS 340 abreflektiert und wird anschließend von
dem Drehspiegel 352 abreflektiert und bewegt sich in der
X-Richtung zu dem Messreflektor 322.
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Der
Messreflektor 322 ist ein Planspiegel, der in einem Winkel
(vorzugsweise 45°)
bezüglich der
X-Achse an dem Tisch 220 angebracht ist. Der Messreflektor 322 reflektiert
den Messstrahl 372 von der horizontalen X-Richtung zu der
vertikalen Z-Richtung. Auf dem vertikalen Pfad trifft der Messstrahl 372 auf
den Reflektor 330, der bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel
ein Porro-Prisma ist, das einen mit der Mitte der Linse 130 ausgerichteten Scheitel
aufweist. Der Reflektor 330 gibt den Messstrahl 372 entlang
eines Pfades, der vertikal und in der Y-Richtung versetzt ist, an
den Messreflektor 322 zurück. Der Messstrahl 372 wird
dann von dem Messreflektor 322, dem Drehspiegel 352 und
dem PBS 340 reflektiert und bildet einen Bestandteil eines Ausgangsstrahls
an das Detektorsystem 362.
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Der
Referenzstrahl 374 von dem PBS 340 gelangt durch
das QWP 354 und wird von dem Reflektor 324 abreflektiert.
Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel
ist der Reflektor 324 ein Planspiegel, der an dem Tisch 220 angebracht
ist und nominell senkrecht zu der X-Achse ist. Wenn der Tisch 220 keine
Neigung aufweist, kehrt der Referenzstrahl 374 entlang
desselben Pfades von dem Referenspiegel 324 zurück, gelangt
durch das QWP 354 und tritt in den PBS 340 ein.
Die ersten zwei Durchgänge durch
das QWP 354 verändern
die Polarisierung des Referenzstrahls 374, so dass der
Referenzstrahl 374 anschließend von dem PBS 340 zu
dem Retroreflektor 355 reflektiert wird. Der Retroreflektor 355 ist
vorzugsweise ein Porro-Prisma, das dem reflektierten Referenzstrahl 374 denselben
Versatz verleiht, den das Porro-Prisma 330 dem Messstrahl 372 verleiht. Von
dem Retroreflektor 355 wird der Referenzstrahl 374 in
dem PBS 340 reflektiert, gelangt durch das QWP 354,
wird ein zweites Mal von dem Reflektor 324 reflektiert,
kehrt durch das QWP 354 zurück und passiert anschließend den
PBS 340, um sich mit dem Mess strahl 372 zu dem
Ausgangsstrahl an den Detektor 362 zu vereinigen.
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3B zeigt
Bereiche von Reflektoren 322 und 324, wo die Strahlen 372 und 374 von
dem Tisch 220 reflektiert werden. Der Messstrahl 372 wird
zweimal von dem Messreflektor 322 abreflektiert und empfängt jedes
Mal eine Doppler-Verschiebung,
die eine Komponente aufweist, die einer Bewegung des Tisches 220 in
der X-Richtung und einer Bewegung des Tisches 220 in der
Z-Richtung entspricht. Desgleichen wird der Referenzstrahl 374 zweimal
von dem Reflektor 374 auf dem Tisch 220 abreflektiert und
empfängt
jedes Mal eine Doppler-Verschiebung, die von der Geschwindigkeit
des Tisches 220 in der X-Richtung abhängt. Wenn sich der Tisch 220 in
der Z-Richtung bewegt, erfolgt lediglich bei dem Strahl 372 eine
Doppler-Verschiebung. Eine Bewegung des Tisches 220 in
der X-Richtung erzeugt bei dem Strahl 374 die doppelte
Doppler-Verschiebung verglichen mit dem Strahl 372, und
die Bewegungsrichtung des Tisches 220, die die Phasendifferenz
zwischen den Strahlen 372 und 374 maximiert, ist
parallel zu einem Vektor, der in der X- und der Z-Richtung gleiche
Komponenten aufweist. Die gemessene Frequenz ist die Veränderungsrate
der Phasendifferenz zwischen den Strahlen 372 und 374 und
gibt die Geschwindigkeit entlang des Vektors, der gleiche X- und
Z-Komponenten aufweist, an. Dieser erste Messkanal liefert eine
Messung in einem großen
Dynamikbereich, da das Porro-Prisma 330 als Retroreflektor
agiert, der eine Rolldrehung des Tisches 220 kompensiert,
und da andere Drehungen des Tisches 220 sowohl den Messstrahl 372 als
auch den Referenzstrahl 374 beeinflussen. Allgemein beeinflusst
eine Gierungsdrehung die Strahlen 372 und 374 in
unterschiedlichem Ausmaß,
sie wird jedoch durch die Reflektoren 330 bzw. 355 kompensiert.
Die US-Patentanmeldung Nr. 11/205,368 mit dem Titel „Interferometer
for Measuring Perpendicular Translations" beschreibt ferner ähnliche und geeignete alternative
Ausführungsbeispiele
für Messkanäle, die
vertikale Verschiebungen messen.
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Der
zweite Messkanal des Interferometersystems 300 in der 3A umfasst
eine Strahlquelle 314, die einen Eingangsstrahl IN2 erzeugt,
ansonsten jedoch im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie der zweite
Messkanal des Systems 100 der 1 arbeitet.
Insbesondere können
bei dem zweiten Messkanal des Interferometersystems 300 der
PBS 340, das QWP 354, die Reflektoren 326 und 328,
das Porro-Prisma 330, das QWP 356, das Porro-Prisma 357 und
das Detektorsystem 364 denselben Aufbau aufweisen und dieselben
Funktionen erfüllen
wie der PBS 114, das QWP 115, die Reflektoren 172 und 174,
das Porro-Prisma 132, das QWP 116, der Referenzreflektor 118 bzw.
das Detektorsystem 160. Die Beschreibung dieser Elemente
und Funktionen finden sich oben. Da der erste Messkanal des Interferometersystems 300 eine
maximale Phasendifferenz für
eine Tischbewegung in der X+Z-Richtung erzeugt, und der zweite Messkanal
des Interferometersystems 300 eine maximale Phasendifferenz
für eine Tischbewegung
in der X-Z-Richtung erzeugt, messen diese Kanäle zwei orthogonale Richtungen
in der XZ-Ebene. Eine Tischbewegung in der X- und der Z-Richtung
können
somit mit einer maximalen Auflösung
aus den Messergebnissen der zwei Kanäle des Systems 300 berechnet
werden.
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Das
Interferometersystem 300' der 2 misst
bei einem exemplarischen Ausführungsbeispiel auch
eine horizontale und vertikale Bewegung des Tisches 220.
Jedoch ist das Interferometersystem 300' so positioniert, dass die Trennung
zwischen dem System 300 und dem Tisch 220 entlang
der Y-Richtung verläuft. Systeme 300' wie das System 300 können beispielsweise
unter Verwendung von Interferometersystemen der Typen implementiert werden,
die durch 1 oder 3A veranschaulicht
sind.
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Die
Interferometersysteme 300 und 300' liefern zusammen Messungen einer
Tischbewegung in der X-, der Y- und der Z-Richtung. Die Systems 300 und 300' messen verschiedene
Punkte auf dem Tisch 220 und liefern somit Informationen
bezüglich einer
Drehung des Tisches 220. Beispielsweise be wirkt eine Neigung
des Tisches 220 um einen nicht null betragenden Rollwinkel
oder Stampfwinkel, dass sich die Z-Messung aus dem System 300 von
der Z-Messung aus dem System 300' unterscheidet. Ferner können Drehungen
des Tisches 220 unter Verwendung zusätzlicher Interferometersysteme
entweder an denselben Positionen wie die Systeme 300 und/oder 300' oder an den
Positionen der Interferometersysteme 400 und/oder 500 gemessen
werden.
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4A bzw. 4B veranschaulichen
eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht eines Interferometersystems 400,
das gegenüber
dem Interferometersystem 300 positioniert sein kann, wie
in 2 gezeigt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Interferometersystem 400 einen
ersten Messkanal auf, der eine X+Z-Versetzung misst, und einen zweiten
Messkanal, der eine Gierungswinkeldrehung des Tisches 220 um
die Z-Achse misst. Das Interferometersystem 400 misst die
X+Z-Versetzung, von der eine Z-Versetzung an einem Punkt auf dem
Tisch 220, der dem Messpunkt des Interferometersystems 300 gegenüberliegt,
und Z-Messungen, die aus den Systemen 300 und 400 ermittelt
werden, dazu verwendet werden können,
eine Stampfdrehung des Tisches 220 zu ermitteln. Ferner
kann eine Rollwinkeldrehung um die X-Achse aus der Kombination der Z-Messung
aus dem Interferometersystem 300', die einen Punkt misst, der in
der Y-Richtung von den Punkten versetzt ist, die die Systeme 300 und 400 messen,
und der Z-Messungen aus den Systemen 300 und 400 ermittelt
werden. Demgemäß sind die Systeme 300, 300' und 400 ausreichend
zum Messen der sechs Freiheitsgrade (z.B. X, Y, Z, Stampfen, Gieren
und Rollen) des Tisches 220.
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Der
erste Messkanal des Interferometersystems 400 verwendet
eine Strahlquelle 412, einen PBS 442, einen Drehspiegel 456,
einen Messreflektor 422, ein Porro-Prisma 430,
ein Polarisationsveränderungselement
(oder QWP) 452, einen Referenzreflektor 454 und
ein Detektorsystem 462, die denselben Aufbau und dieselbe
Funktionsweise aufweisen können
wie die Strahlquelle 312, der PBS 340, der Drehspiegel 352,
der Messreflektor 322, das Porro-Prisma 330, das
QWP 354, der Referenzreflektor 355 bzw. das Detektorsystem 362 der 3A.
Alternativ dazu kann das Interferometersystem 400 eine Bewegung
in der Z-Richtung unter Verwendung der Strukturen und Techniken
messen, die oben für
den ersten Messkanal des Systems 100 der 1 beschrieben
wurden. Beide Ausführungsbeispiele
liefern einen großen
Dynamikbereich für
die Z-Richtung-Messung, und folglich weist eine Stampfdrehungsmessung
unter Verwendung der Z-Messungen aus den Systemen 300 und 400 eine
hohe Toleranz bezüglich
einer Neigung des Tisches 220 auf. Außerdem bewirken Systeme 300 und 400,
die an gegenüberliegenden
Enden des Tisches 220 Z-Messungen durchführen, dass
Stampfdrehungen einen maximalen Effekt auf die Differenz bezüglich Z-Messungen aufweisen,
was die Genauigkeit der Stampfmessung verbessert.
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4B veranschaulicht
am besten den zweiten Messkanal des Interferometersystems 4B. Wie
gezeigt ist, ist der zweite Messkanal ein Winkelinterferometer,
das eine Strahlquelle 414, einen PBS 444, ein
Polarisationsveränderungselement 452,
einen Drehspiegel 458, einen planaren Reflektor 424 und
ein Detektorsystem 464 aufweist. Der PBS 444 teilt
einen Eingangsstrahl von der Strahlquelle 414, um ein Paar
von Strahlen YAWM (GIERENM)
und YAWR (GIERENR)
zu erzeugen. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel wird der Strahl
YAWM anfänglich
von dem PBS 444 reflektiert und gelangt auf dem Weg zu
dem planaren Reflektor 424 durch das QWP 452.
Der Strahl YAWM wird dann von dem Reflektor 424 abreflektiert,
kehrt zu dem QWP 452 zurück und weist die Polarisation
auf, die den PBS 444 passiert, um einen Bestandteil eines Ausgangsstrahls
an den Detektor 464 zu bilden. Der Strahl YAWR passiert
anfänglich
den PBS 444, wird von dem Drehspiegel 458 abreflektiert
und passiert auf dem Weg zu dem planaren Reflektor 424 das QWP 452.
Der Strahl YAWR wird von dem Reflektor 424 abreflektiert,
kehrt durch das QWP 452 zurück und weist anschließend die
Polarisation auf, die in dem PBS 444 reflektiert wird,
um einen Bestandteil eines Ausgangsstrahls an den Detektor 464 zu
bilden.
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Beide
Strahlen YAWM und YAWR empfangen, wenn
sie von dem Reflektor 424 reflektiert werden, Doppler-Verschiebungen,
die die Geschwindigkeit des Tisches 220 in der X-Richtung
angeben. Demgemäß zeigen
etwaige Veränderungen
der Frequenzdifferenz zwischen den Strahlen YAWM und
YAWR an dem Detektor 464 eine Differenz
der X-Geschwindigkeiten an Punkten, die in der Y-Richtung getrennt sind,
auf dem Tisch 220 an und zeigen somit eine Drehung des
Tisches 220 um die Z-Achse an. Wie in 4C gezeigt
ist, ist die Trennung zwischen den Reflexionsbereichen der Strahlen
YAWM und YAWR an
dem Reflektor 424 vorzugsweise groß, um die durch Gierungsdrehungen
bewirkte Geschwindigkeitsdifferenz zu erhöhen. Im Gegensatz dazu ist
der Abstand von Reflexionsbereichen der Referenzstrahlen 474 an
dem Reflektor 424 und der Abstand von Reflexionsbereichen
der Messstrahlen 472 an dem Reflektor 422 geringer,
um die Auswirkungen der Tischdrehung zu minimieren.
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Bei
dem System 200 des exemplarischen Ausführungsbeispiels der 2 liefern
die Interferometersysteme 300, 300' und 400 kollektiv Messungen,
innerhalb eines großen
Dynamikbereichs, der Bewegung in der X-, der Y- und der Z-Richtung
sowie einer Stampf-, einer Gierungs- und einer Rolldrehung. Jedoch
kann das Interferometersystem 200 der 2 optional
ein Interferometersystem 500 einsetzen, um redundante Messungen
zu liefern und/oder die Genauigkeit der Messungen zu verbessern.
Bei einem Ausführungsbeispiel
führt das
Interferometersystem 500 eine Messung, in einem großen Dynamikbereich,
der Z-Bewegung an einem Punkt auf dem Tisch 220 durch,
der dem gegenüberliegt,
wenn das Interferometersystem 300' die Z-Bewegung misst. Eine derartige
Messung der Z-Bewegung kann beispielsweise unter Verwendung einer Struktur
und eines Prozesses des Typs durchgeführt werden, der oben in Bezug
auf 1 oder 3A beschrieben
wurde. Der große
Abstand der Z-Geschwindigkeitsmessungen entlang der Y-Richtung maximiert
das Messsignal für
eine präzise
Messung von Rolldrehungen.
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Rollwinkeldrehungen
können
alternativ dazu unter Verwendung eines Winkelinterferometers gemessen
werden, das dem zweiten Messkanal des Interferometersystems 400 der 4B ähnelt, jedoch dahin
gehend orientiert ist, zwischen Reflexionsbereichen an einem zu
der Y-Achse senkrechten planaren Reflektor einen Abstand entlang
der Z-Richtung zu liefern. 5A und 5B zeigen
ein Ausführungsbeispiel
des Interferometersystems 500, das sowohl die Roll- als
auch die Gierungsdrehung des Tisches 220 misst.
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5A veranschaulicht
am besten einen ersten Messkanal des Interferometersystems 500. Bei
diesem Ausführungsbeispiel
ist der erste Messkanal ein Winkelinterferometer, das sich bezüglich seiner
Geometrie etwas von dem Winkelinterferometer unterscheidet, das
den zweiten Messkanal des Interferometersystems 400 der 4B bildet.
Das Rollwinkel-Interferometer
bei dem Interferometersystem 500 verwendet eine Strahlquelle 512,
einen PBS 542, ein Polarisationsveränderungselement (z.B. ein QWP) 552,
einen Planaren Reflektor 520, einen Drehspiegel 554 und
ein Detektorsystem 562. Der PBS 542 teilt einen
Eingangsstrahl von der Strahlquelle 512, um ein Paar von
Strahlen ROLLM (ROLLENM)
und ROLLR (ROLLENR)
zu erzeugen. Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel passiert der Strahl
ROLLM auf dem Weg zu dem planaren Reflektor 520 anfänglich den
PBS 542 und das QWP 452. Der Strahl ROLLM wird von dem Reflektor 520 abreflektiert,
kehrt durch das QWP 552 zurück und weist dann die Polarisation
auf, die in dem PBS 542 reflektiert wird, um einen Bestandteil
eines Ausgangsstrahls an den Detektor 562 zu bilden. Der
Strahl ROLLR wird anfänglich in dem PBS 542 reflektiert, wird
von dem Drehspiegel 554 abreflektiert und passiert auf
dem Weg zu dem planaren Reflektor 520 das QWP 552.
Der Strahl ROLLR wird anschließend von
dem Reflektor 520 abreflektiert, kehrt durch das QWP 552 zurück und weist
anschließend
die Polarisation auf, die den PBS 542 passiert, um einen
Bestandteil eines Ausgangsstrahls an den Detektor 562 zu
bilden.
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Eine
Differenz der Doppler-Verschiebungen der Strahlen ROLLM und
ROLLR, die durch Reflexionen von dem planaren
Reflektor 520 bewirkt werden, geben eine Differenz bei
Y-Geschwindigkeiten
von Punkten an, die in der Z-Richtung beabstandet sind, und geben
somit Rolldrehungen um die X-Achse
an. Demgemäß kann das
Detektorsystem 562 die Änderungen
der Frequenzdifferenz zwischen den Strahlen ROLLM und
ROLLR messen und die Rolldrehungen des Tisches 220 ermitteln.
Wie in 5C gezeigt ist, sollte der Abstand
zwischen Reflexionsbereichen der Strahlen ROLLM und
ROLLR an dem Reflektor 520 so groß wie möglich sein,
um die Messgenauigkeit zu verbessern.
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5B veranschaulicht,
dass das Interferometersystem 500 auch einen zweiten Messkanal
umfassen kann, um eine alternative oder redundante Gierungsdrehungsmessung
durchzuführen.
Bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel
ist der zweite Messkanal ein Winkelinterferometer, das eine andere Orientierung,
jedoch dieselbe Struktur aufweist wie der zweite Messkanal des Interferometersystems 400.
Insbesondere verwendet der zweite Messkanal des Interferometersystems 500 eine
Strahlquelle 514, einen PBS 544, ein QWP 552,
einen Messreflektor 520, einen Drehspiegel 556 und
eine Detektorelektronik 564, die im Wesentlichen genau
so aufgebaut sein und fungieren können wie die Strahlquelle 414,
der PBS 444, das QWP 452, der Drehspiegel 458,
der Reflektor 424 bzw. die Detektorelektronik 464 der 4B.
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Das
Interferometersystem 200 des exemplarischen Ausführungsbeispiels
der 2 kann somit sechs Freiheitsgrade des Tisches 220 messen,
indem es unterschiedliche Messungen in unterschiedlichen Teilsystemen 300, 300', 400 und 500 durchführt. Jedoch
können
Teilsysteme auf verschiedene Art neu angeordnet werden, um verschiedene
Messungen in verschiedenen Systemen durchzuführen und/oder um manche der
Teilsysteme 300, 300', 400 und 500 gänzlich zu
eliminieren.
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Obwohl
die vorliegende Offenbarung bestimmte Ausführungsbeispiele von Systemen
und Prozessen beschreibt, liefert die Beschreibung lediglich Beispiele
von Systemen und Prozessen gemäß den vorliegenden
Lehren, die nicht als Einschränkung
der Patentansprüche
angesehen werden sollten. Obwohl sich die obige Offenbarung beispielsweise
auf ein Interferometer konzentrierte, das Doppler-Verschiebungen
misst, um die Geschwindigkeit eines Objekts zu identifizieren, könnten Interferometer
gemäß alternativen
Ausführungsbeispielen
Phasendifferenzen messen, um Entfernungen direkt zu messen. Fachleuten
werden angesichts des Nutzens der vorliegenden Lehren verschiedene
andere Adaptationen und Kombinationen von Merkmalen der offenbarten
Ausführungsbeispiele
einfallen, die somit in den Schutzumfang der beigefügten Patentansprüche fallen.