JP4580607B2 - 偏光保存光学系 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の背景）
本発明は、偏光保存光学系および変位測定干渉計（ＤＭＩ）の使用に関する。
【０００２】
非偏光保存リトロリフレクタは、周知であり、入来ビームが入来方向の伝搬方向に平行な外出ビームとして移動するように方向に対して正確に反転され、光を１８０°偏向させるように動作し、それに関して空間的にオフセットする。古典的なリトロリフレクタは、基本的に３つの相互に垂直な面の表面の交差コーナーを含み、立方体コーナーリトロリフレクタまたは四面体コーナーリトロリフレクタとしても知られている。本明細書では、光線は、リトロリフレクタに出入りするプロセスにおいて、各１２０°のセクタからの反射を１回として、一般に３回反射を経験する。理想的には、反射光線の方向は、入射光線の反対であるが、リトロリフレクタの交差コーナーによる反射によって変位が生じる。偏光効果の観点からの古典的なリトロリフレクタについての主要な問題は、鏡表面について光線が作る角度はスキューであることである。フレスネル反射公式に沿った、ジョーンズ行列フォーマリズムを用いる詳細な計算は、異なる最初の偏光およびリトロリフレクタに対して結果的に生じる偏光を予測するために用いられ得る。小さく、直線偏光されたビームがリトロリフレクタの小さなサブアパーチャのみと相互作用するＤＭＩ用途でリトロリフレクタを使用する観点からの、正味の効果は、幾分かの角度（一般に６°）での偏光面を回転させることである。この現象は、Ｒｅｔｒｏ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｒｏｔａｔｉｏｎ（ＲＩＰＲ）と呼ばれ、測定された干渉計位相の大きな周期的なエラーを引き起こし得る干渉計の偏光ビームスプリッタに対してビーム偏光方向を調整不良にする。Ｈｉｇｈ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｐｌａｎｅ Ｍｉｒｒｏｒ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ（ＨＳＰＭＩ）で生じる特にトラブルとなる周期的なまたは「サイクリックな」エラーは、１／２ドップラーシフトについての１つの周波数（および他の周波数）のエラーを生成する。リトロリフレクタの偏光回転特性により引き起こされるこのエラーは、極端に大きくなり得、ビームスプリッタの質に関わらず、生じる。
【０００３】
結果として、本発明の第１の目的は、有害な偏光効果をもたらすことなく、ビーム偏光特性を提供する偏光保存光学系を利用する偏光干渉計を提供することである。
【０００４】
本発明の別の目的は、従来の立方体コーナーリトロリフレクタの代わりに、偏光保存光学系を用いる変位測定干渉計を提供することである。
【０００５】
本発明のさらなる別の目的は、光学系を通る直交平面偏光ビーム間で偏光混合が生じずに、任意の角度で平面偏光ビームを偏向させる偏光保存光学系を提供することである。
【０００６】
本明細書のさらに別の目的は、複数の波長で使用する偏光保存光学系を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、部分的に、明らかであり、部分的に、以下の詳細な説明を添付図面と関連付けて読むと、本明細書中で明らかとなる。
【０００８】
（発明の要旨）
本発明は、偏光の線形状態を変えることなく、予め選択された角度で平面偏光ビームを偏向させるのに使用する偏光保存光学系に関する。本発明の光学系は、様々な用途を有し、古典的なリトロリフレクタで見出される、別の方法で現れる望ましくない偏光回転に関連するエラーをもたらし得る望ましくない偏光効果を減少することにより、測定精度を上げるような、距離測定干渉計法（ＤＭＩ）の分野の使用に特に適している。
【０００９】
本発明の偏光保存光学系は、配置された複数の反射面を含み、これによって、入来ビームおよび外出ビームの両方に垂直な入来ビームの伝搬方向の変化は、入来ビームの変化の方向と反対方向における外出ビームの伝搬方向の変化を引き起こし、入来ビームに垂直な、入来ビームおよび外出ビームの両方に垂直な直交面における入来ビームの伝搬方向の変化は、入来ビームの伝搬方向の変化によって引き起こされる入来ビームの対応する回転と同一である直交面における外出ビームの回転を引き起こし、反射面のそれぞれでの入射面は、それに対する入射ビームの偏光面に直交かまたは平行である。
【００１０】
偏光保存光学系は、好適には、複数のプリズム光学素子で製造され、複数の反射面は、プリズム光学素子の選択された表面を含み、全反射によって好適に動作する。
【００１１】
複数のプリズム光学素子は、好適には、それぞれのプリズム光学素子の少なくとも１表面は、別のプリズム光学素子の少なくとも１表面に接触し、少なくとも１ビームスプリッタが含まれ得る一体型アセンブリとして構成される。
【００１２】
プリズム光学素子は、ポロプリズム、直角プリズム、ドーブプリズム、ペンタプリズム、および「Ｋ」プリズムからなる群から選択され、１実施形態は、直角プリズム、ポロプリズム、およびペンタプリズムの連続的な組み合せを含む。
【００１３】
複数の反射面の少なくとも１つは、多層偏光ビームスプリッタコーティング構成物を面上に形成し得、偏光保存光学系に入る直交偏光ビームとそれから生じるアップストリームとの間の消光比を高め、そのようなコーティングは、複数の波長で動作するように構造化され得る。複屈折材料はまた、同様の目的のために、様々なプリズム光学素子を構築するように使用され得る。
【００１４】
出力ビーム対入力ビームの様々な関係は、示され、系の特定の設計ジオメトリに依存する。
【００１５】
本発明の構造、動作、および方法論は、本発明の他の目的および利点と共に、各パートが様々な図面に現れる場合に常に各パートの参照符号を有する図面と関連付けて詳細な説明を読むことによって最大限に理解され得る。
【００１６】
（発明の詳細な説明）
本発明は、偏光保存光学系および変位測定干渉計のコンポーネントとしての偏光保存光学系の使用に関する。従って、偏光保存光学系自体の構造および性質が、最初に説明され、次いで変位測定干渉計におけるその用途が説明される。
【００１７】
本発明の偏光保存光学系の様々な実施形態が説明され、各偏光保存光学系は、２つの性質を有する。そのような光学系が有する第１の性質は、光学系の反射面および屈折面のそれぞれの入力ビームの偏光状態および対応する出力ビームの偏光状態が全て線形である直線偏光の配向面のセットである。直線偏光の配向面のセットは、本明細書では、固有モードと呼ばれる。従って、光学系は、固有モード状態の直線偏光を有するその系への入力ビームについて、光学系の各反射面および屈折面の入力ビームおよび対応する出力ビームの直線偏光状態を「保存する」。
【００１８】
そのような固有モードを示す光学系のセットは、光学系の任意の反射面または屈折面のそれぞれでの固有モードの偏光面が、その表面の入射面に平行するかまたは直交するかのどちらかであるような、反射面および屈折面を含む。
【００１９】
本明細書中で説明される様々な実施形態の装置がさらに有する第２の性質は、変換特性の一定のセットである。変換特性のセットは、入力ビームおよび出力ビームの伝搬方向が平行であり得るかまたは平行であり得ない場合についての、入力ビームの伝搬方向の変化から生じる光学系からの出力ビームの伝搬方向の変化の間の特定の関係を説明する。変換特性のこのセットは、本明細書中で変換タイプＴ_Retと呼ばれる。
【００２０】
図１ａは、入射光ビームと射出光ビームとの伝搬方向をそれぞれ示すベクトル→ｋ₁と→ｋ₂との間の関係を示す模式的な透視図であり
（本明細書において、→ｋ₁は、
【００２１】
【数１】

を示し、→ｋ₂は、
【００２２】
【数２】

を示す）、光学系は変換タイプＴ_Retの変換特性を示す。入力および出力ベクトルの大きさ、｜→ｋ₁｜および｜→ｋ₂｜はそれぞれ、個々の波数ｋｉ＝２π／λｉ（ｉ＝１、２）である。ここで、λｉは、個々のベクトルの波長である。
【００２３】
変換タイプＴ_Retの変換特性は、→ｋ’₁と→ｋ’₂を形成するように、ベクトル→ｋ₁と→ｋ₂について、それぞれ、無限小変化△→ｋ₁、対応する無限小変化△→ｋ₂の用語で規定される。無限小変化△→ｋ₁および△→ｋ₂は、それぞれ｜→ｋ’₁｜＝｜→ｋ₁｜、｜→ｋ’₂｜＝｜→ｋ₂｜である、ベクトル→ｋ₁と→ｋ₂に直交している。従って、無限小変化△→ｋ₁および△→ｋ₂は、それぞれ、→ｋ₁および→ｋ₂の直交軸について、→ｋ’₁および→ｋ’₂の回転を生成する。
【００２４】
任意の無限小変化△→ｋ₁は、２つの直交無限小ベクトルコンポーネント△→ｋ_{1 ‖}および△→ｋ_{1 ⊥}の合計として示され得る。コンポーネント△→ｋ_{1 ‖}は、単位ベクトル＾ａ（本明細書において、単位ベクトル
【００２５】
【数３】

を＾ａで示す）に平行なコンポーネントとして定義される。単位ベクトル＾ａは、ベクトル積、→ｋ₁×→ｋ₂として定義される。ここで、→ｋ₁および→ｋ₂は、→ｋ₁×→ｋ₂の大きさ｜→ｋ₁×→ｋ₂｜により正規化される、すなわち、
【００２６】
【数４】

である。ベクトル→ｋ₁、→ｋ₂と＾ａとの関係が、図１ｂの模式的な透視図に示される。コンポーネント△→ｋ_{1 ⊥}は、→ｋ₁に直交し、単位ベクトル＾ａに直交する、すなわち、＾ｋ₁×＾ａ（＾ｋ₁＝→ｋ₁／ｋ₁）である。ベクトル→ｋ₁、＾ａ、および＾ｋ₁×＾ａの関係は、図１ｃの模式的な透視図において示される。△→ｋ_{1 ‖}および△→ｋ_{1 ⊥}はそれぞれ、図２および図３の模式的な透視図で示される。
【００２７】
△→ｋ_{1 ‖}および△→ｋ_{1 ⊥}に対応する無限小変化△→ｋ_{2 ‖}および△→ｋ_{2 ⊥}はそれぞれ、変換タイプＴ_Ret変換特性を示す光学系の以下の性質を有する。
【００２８】
（１）△→ｋ_{2 ‖}は、ベクトル＾ａに平行であり、△→ｋ_{1 ‖}と反対の方向を有する。
【００２９】
（２）△→ｋ_{2 ⊥}は、→ｋ₂および単位ベクトル＾ａに直交している、すなわち、＾ｋ₂×＾ａ（＾ｋ₂＝→ｋ₂／ｋ₂）に平行であり、△→ｋ_{2 ⊥}×→ｋ₂の方向は、△→ｋ_{1 ⊥}×→ｋ₁の方向と同じであるというさらなる条件を伴う。
【００３０】
ベクトル→ｋ₂、＾ａ、および＾ｋ₂×＾ａの関係は、図１ｄの模式的な透視図で示される。ベクトル△→ｋ_{1 ‖}および△→ｋ_{2 ‖}の関係は、図２で模式的な透視図で示される。ベクトル△→ｋ_{1 ⊥}および△→ｋ_{2 ⊥}の関係は、図３の模式的な透視図で示される。
【００３１】
本発明に従う光学系の第１の実施形態は、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示す。第１の実施形態は、図４の模式的な透視図として示される。第１の実施形態は、図４において一様に１０で指定される。第１の実施形態の光学系１０は、ポロプリズム２０および直角プリズム３０を含む。
【００３２】
入力ビーム７１は、光学系１０に入り、出力ビーム７２として光学系１０を出る（図４参照）。光学系１０を通る入力ビーム７１の光路は、図４に示される。入力ビーム７１は、ポロプリズム２０の面に垂直に入射し、その後、連続的に、ポロプリズム２０の第１の表面により反射され、次いで、第２の表面により反射され、直角プリズム３０に入り、直角プリズム３０の斜辺表面により反射され、出力ビーム７２として、直角プリズム３０の面を垂直に出る。ポロプリズム２０の第１および第２の表面の入射面は、他方に対して平行な入射面であり、直角プリズム３０の斜辺表面の入射面に直交している。
【００３３】
第１の実施形態の２つの偏光保存固有モードがある。２つの固有モードの入力偏光状態は、ポロプリズム２０の第１の入射表面に平行であり、第２の入射表面に直交している。２つの偏光保存固有モードの対応する出力偏光状態はそれぞれ、直角プリズム３０の斜辺表面の入射面に直交し、平行している。固有モードの偏光状態は、光学系１０の反射および屈折についての個々の入射面に平行であるか、または直交であるかのどちらかであるので、固有モードは偏光を保存している。
【００３４】
入力ビーム７１の伝搬方向の変化より生じる出力７２の伝搬方向の変化についての光学系１０の変換特性は、タイプＴ_Ret変換特性の性質と同じである。これは、光学系１０を通る入力ビーム７１の伝搬方向の変化の影響をマッピングすることで、当業者には明らかとなる。
【００３５】
本発明に従う光学系の第２の実施形態は、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示す。第２の実施形態は、図５の模式的な実施形態として示される。図５では、第２の実施形態は、１１０と一様に指定される。光学系１１０は、ポロプリズム１２０および台形プリズム１３０を含む。
【００３６】
入力ビーム１７１は、光学系１１０に入り、出力ビーム１７２として光学系１１０を出る（図５参照）。光学系１１０を通る入力ビーム１７１の光路が図５に示される。入力ビーム１７１は、ポロプリズム１２０の表面に垂直に入射し、その後、連続的に、ポロプリズム１２０の第１の表面により反射され、次いで、第２の表面により反射され、台形プリズム１３０に入り、台形プリズム１３０の底面により反射され、出力ビーム１７２として台形プリズム１３０の表面を垂直に出る。台形プリズム１３０の入射および射出面の長さは、最終用途の要件に従い、等しいか、または等しくないかである。
【００３７】
ポロプリズム１２０の第１および第２の表面の入射面は、台形プリズム１３０の表面の入射面に平行で、直交している。台形プリズム１３０の入射面および射出面は平行である。入力ビーム１７１および出力ビーム１７２の伝搬方向は、一般に平行でないか、または直交でない。
【００３８】
第２の実施形態の２つの偏光保存固有モードがある。２つの偏光保存固有モードの入力偏光状態は、ポロプリズム１２０の第１の表面の入射面に平行であり、第２の表面の入射面に直交している。２つの偏光保存固有モードの対応する出力偏光状態はそれぞれ、台形プリズム１３０の射出表面の入射面に直交で、平行である。固有モードの偏光状態は、光学系１１０の反射および屈折についての個々の入射面に平行であるか、または直交であるかのどちらかであるので、固有モードは偏光を保存している。
【００３９】
入力ビーム１７１の伝搬方向の変化より生じる出力１７２の伝搬方向の変化についての光学系１１０の変換特性は、タイプＴ_Ret変換特性の性質と同じである。これは、光学系１１０を通る入力ビーム１７１の伝搬方向の変化の影響をマッピングすると、当業者には明らかとなる。
【００４０】
本発明に従う光学系の第３の実施形態は、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示す。第３の実施形態は、図６の模式的な透視図として示される。図６において、第３の実施形態は、２１０で一様に指定される。第３の実施形態の光学系２１０は、ポロプリズム２２０および反転プリズム２３０を含む。
【００４１】
入力ビーム２７１は、光学系２１０に入り、出力ビーム２７２として光学系２１０を出る（図６参照）。光学系２１０を通る入力ビーム２７１の光路は、図６に示される。入力ビーム２７１は、ポロプリズム２２０の表面に垂直に入射し、その後、連続して、ポロプリズム２２０の第１の表面により反射され、次いで、第２の表面により反射され、ポロプリズム２２０の射出表面を出て、反転プリズム２３０の入射表面に入り、反転プリズム２３０の第１の表面、第２の表面、第３の表面により反射され、出力ビーム２７２として反転プリズム２３０の射出表面から出る。ポロプリズム２７０の第１および第２の表面の入射面は、反転プリズム２３０の第１、第２、第３の表面の入射面に平行で、直交している。反転プリズムの第１、第２、および第３の表面の入射面、入射表面、および射出表面は、平行である。入射ビーム２７１および射出ビーム２７２の伝搬方向は、最終用途の要件に従い、平行であってもよく、または平行でなくてもよい。
【００４２】
第３の実施形態の２つの偏光保存固有モードがある。偏光保存固有モードの入力偏光状態は、ポロプリズム２２０の第１の表面の入射面に平行であり、第２の表面の入射面に直交している。２つの偏光保存固有モードの対応する出力偏光状態はそれぞれ、反転プリズム２３０の第１、第２、および第３の表面の入射面に直行で、平行である。固有モードの偏光状態は、光学系２１０の反射および屈折についての個々の入射面に平行であるか、または直交であるかのどちらかであるので、固有モードは偏光を保存している。
【００４３】
入力ビーム２７１の伝搬方向の変化より生じる出力２７２の伝搬方向の変化についての光学系２１０の変換特性は、タイプＴ_Ret変換特性の性質と同じである。これは、光学系２１０を通る入力ビーム２７１の伝搬方向の変化の影響をマッピングすることで、当業者には明らかとなる。
【００４４】
本発明に従う光学系の第４の実施形態は、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示す。第４の実施形態は、図７の模式的な透視図として示される。図７では、第４の実施形態は、３１０で一様に指定される。光学系３１０は、直角プリズム３２０、ポロプリズム３３０、およびペンタプリズム３４０を含む。直角プリズム３２０およびポロプリズム３３０を含む光学系３１０のサブシステムは、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Retの両方を示し、サブシステムは、第１の実施形態の光学系１０と等価である。
【００４５】
入力ビーム３７１は、光学系３１０に入り、出力３７２として光学系３１０を出る（図７参照）。光学系３１０を通る入力ビーム３７１の一部は、図７に示される。入力ビーム３７１は、直角プリズム３２０の表面に垂直に入射し、その後、直角プリズム３２０の斜辺表面により反射され、直角プリズム３２０の射出表面から出て、ポロプリズム３３０の入射表面に入り、連続的に、ポロプリズム３３０の第１の表面により反射され、次いで、第２の表面により反射され、ポロプリズム３３０の射出面から出る。ポロプリズム３３０に入った後、ビーム３７１はペンタプリズム３４０の入射面に入り、その後、ペンタプリズム３４０の第１および第２の表面により反射され、射出ビーム３７２としてペンタプリズム３４０の射出面から垂直に出る。
【００４６】
直角プリズム３２０の斜辺表面の入射面は、ポロプリズム３３０の第１および第２の表面の入射面に直交している。ポロプリズム３３０の第１および第２の表面の入射面は、ペンタプリズム３４０の第１および第２の表面の入射面に直交している。入力ビーム３７１および出力ビーム３７２の伝搬方向は平行である。
【００４７】
第４の実施形態の２つの偏光保存固有モードがある。２つの偏光保存固有モードの入力偏光状態は、直角プリズム３７０の斜辺表面の入射面に平行で、直交している。２つの偏光保存固有モードの対応する出力偏光状態は、ペンタプリズム３４０の第１の入射面に平行で、第２の入射表面に直交している。固有モードの偏光状態は、光学系３１０における反射および屈折のそれぞれに対する個々の入射面に平行しているかまたは直交しているので、固有モードは偏光を保存している。
【００４８】
入力ビーム３７１の伝搬方向の変化より生じる出力３７２の伝搬方向の変化についての光学系３１０の変換特性は、タイプＴ_Ret変換特性の性質と同じである。これは、光学系３１０を通る入力ビーム３７１の伝搬方向の変化の影響をマッピングすることで、当業者には明らかとなる。
【００４９】
本発明に従う光学系の第５の実施形態は、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示す。第５の実施形態は、図８の模式的な透視図として示される。図８では、第５の実施形態は、４１０で一様に指定される。光学系４１０は、２つのビームスプリッタおよびポロプリズム４３０を含む。第１のビームスプリッタは、直角プリズム４２１およびビームスプリッティング界面４２３を備える台形プリズム４２２を含む。第２のビームスプリッタは、プリズム４４１およびビームスプリッティング界面４４３を備える直角４４２プリズムを含む。
【００５０】
第５の実施形態は、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示す光学素子のサブシステムを含む。光学素子のサブシステムは、ビームスプリッタ界面４２３を備える台形プリズム４２２、ポロプリズム４３０、ビームスプリッティング界面４４３を備えるプリズム４４１を含む。
【００５１】
入力ビーム４７１および４７２は、光学系４１０に入り、出力ビーム４７５および４７６として光学系４１０を出る（図８参照）。光学系４１０を通る入力ビーム４７１および４７２の光路は図８に示される。
【００５２】
入力ビーム４７１および４７２は第１のビームスプリッタに入り、その偏光面はビームスプリッティング界面４２３の個々の入射面に平行なまたは直交している。入力ビーム４７１および４７２は、ビームスプリッティング界面４２３により反射され、次いで、台形プリズム４２２を出て、ポロプリズム４３０の表面に垂直に入射し、連続的に、ポロプリズム４３０の第１の表面で、次いで、第２の表面で反射され、ビーム４７３および４７４としてそれぞれ、ポロプリズム４３０の垂直に入射した表面から出る。ポロプリズム４３０の第１および第２の表面のビーム４７１および４７２は、ビームスプリッティング界面４２３の個々の入射面に直交しているか、または平行であるかのどちらかである。
【００５３】
台形プリズム４２２およびポロプリズム４３０を含む光学系４１０のサブシステムは、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示し、サブシステムは第２の実施形態の光学系１１０と等価である。ビーム４７１および４７２は、サブシステムの固有モードおよびサブシステムの光ビームであると分類される条件を満たす光ビームである。その光ビームにはタイプＴ_Ret変換が適用される。
【００５４】
次に、ビーム４７３および４７４は、プリズム４４１の入射面にプリズム４４１入射して入り、連続的に、第１の面により反射され、次いで、ビームスプリッティング界面４４３に反射され、出力ビーム４７５および４７６としてそれぞれ垂直に入射したプリズム４４１の射出面から出る。ビーム４７３および４７４の偏光面は、プリズム４４１の第１の表面およびビームスプリッティング表面の個々の入射面に平行であるか、または直行している。
【００５５】
第５の実施形態の２つの偏光保存固有モードがある。２つの偏光保存固有モードの入力偏光状態は、台形プリズム４２２のビームスプリッタ界面の入射面に平行で、直交している。２つの偏光保存固有モードの対応する出力偏光状態はそれぞれ、プリズム４４１の第１およびビームスプリッティングの入射面に平行で、直交している。固有モードの偏光状態は、光学系４１０における反射および屈折のそれぞれに対する個々の入射面に平行しているかまたは直交しているので、固有モードは偏光を保存している。
【００５６】
入力ビーム４７１および４７２の伝搬方向の変化より生じる出力ビーム４７５および４７６の伝搬方向の変化についての光学系４１０の変換特性は、タイプＴ_Ret変換特性の性質と同じである。これは、光学系４１０を通る入力ビーム４７１および４７２の伝搬方向の変化の影響をマッピングすることで、当業者には明らかとなる。
【００５７】
本発明に従う偏光保存光学系の多数の実施形態を説明してきたが、ここで、そのような光学系を組み込んだ、干渉計を形成する実施形態が説明される。
【００５８】
本発明に従う光学系の第６の実施形態は、図９の模式的な透視図として示される平面鏡干渉計５１０である。平面鏡干渉計５１０は、偏光ビームスプリッタ５１３、１／４波長板リタデーション板５５１、対物鏡５５３、ならびに一般に５１１および５１２でそれぞれ指定される第１および第２の偏光保存光学系を含む。偏光ビーム５１３のコンポーネントは、偏光界面５２３を備えるプリズム５２１および５２２である。第１および第２の偏光保存光学系のそれぞれの説明は、図７に示される第４の実施形態の偏光保存光学系について与えられた説明と同じである。
【００５９】
入力ビームは、２つの直交変換ビーム５７１および５７２を含み、ビーム５７１は、測定ビームとして機能し、ビーム５７２は、基準ビームとして機能する。偏光ビームスプリッタ５１３は、偏光界面５２３において、基準ビーム５７２を反射し、測定ビーム５７１を透過する。基準ビームは、第２の偏光保存光学系５１２により反射され、再度偏光ビームスプリッタ５１３により反射された後に、ビーム５７４として出力に戻る。測定ビームは、対物鏡５５３から２回反射され、２回位相リタデーション板５５１を通って対物鏡５５３を往復し、５１１の第１の偏光保存光学系により反射され、偏光ビームスプリッタ５１３により２回透過して、２回反射された後にビーム５７３として出力へと至る。
【００６０】
入力ビーム５７１および５７２ならびに出力ビーム５７３および５７４は、空間的に分離して、図９で示される。入力ビーム５７１および５７２ならびにビーム５７３および５７４が、本発明の範囲および意図を逸脱することなく、同じ広さを有するように交互に構成され得ることは、当業者には明らかである。
【００６１】
本発明に従う第７の実施形態は、図１０の模式的な透視図に示される高安定平面鏡干渉計６００である。高安定平面鏡干渉計６００は、偏光ビームスプリッタ６０２、１／４位相リタデーション板６５１および６５２、対物鏡６５３、基準鏡６５４、および６１１で一様に指定される偏光保存光学系を含む。偏光ビームスプリッタ６０２のコンポーネントは、偏光界面６２３を備えるプリズム６２１および６２２である。偏光保存光学系の説明は、図７で示される第４の実施形態の偏光保存光学系について与えられた説明と同じである。
【００６２】
入力ビーム６７１は、２つの直交偏光ビーム成分を含む。偏光ビームスプリッタ６０２は、偏光界面６２３において、入力ビーム６７１の１つの成分を反射ビームとして反射し、測定ビームとして入力ビーム６７１の第２の成分を透過する。基準ビームは、基準鏡６５４によって２回反射され、位相リタデーション板６５２を２回透過して基準鏡６５４に往復し、６１１の偏光保存光学系によって反射され、偏光ビームスプリッタ６０２により２回反射され、２回透過した後、出力ビーム６７３の基準ビーム成分として戻る。測定ビームは、対物鏡６５３から２回反射され、位相リタデーション板６５１を２回通って対物鏡６５３を往復し、６１１の偏光保存光学系により反射され、偏光ビームスプリッタ６０２により２回透過し、２回反射された後、出力ビーム６７３の測定ビーム成分として戻る。
【００６３】
入力ビーム６７１の基準および測定ビームおよび出力ビーム６７３の基準および測定ビームはそれぞれ、同じ広がりを有するように図１０で示される。入力ビーム６７１の基準および測定ビーム成分ならびに出力ビーム６７３の基準および測定ビーム成分が、本発明の範囲および意図を逸脱することなく、交互に空間的に分離するように構成され得ることが当業者には明らかである。
【００６４】
本発明に従う第８の実施形態は、図１１の模式的な透視図において示される高安定平面鏡干渉計７００である。第８の実施形態は、減少されたサイクリックエラーを示し、測定レグのスプリット１／４位相リタデーション板を供える鏡干渉計を含む。第８の実施形態の多くの要素は、図１０に示される第７の実施形態の要素と同じ機能を形成し、第８の実施形態の要素番号は、対応する第７の実施形態の要素より１００だけ大きい。第７の実施形態の位相リタデーション板６５１の機能は、第８の実施形態において、２つの位相リタデーション板７５１Ａおよび７５１Ｂにより達成される。
【００６５】
位相リタデーション板７５１Ａおよび７５１Ｂが互いに傾斜し、これによりサイクリックエラーの潜在的なソースを除去する。潜在的なソースは、第７の実施形態で見受けられる位相リタデーション板６５１等の位相リタデーション板からの２つのゴースト反射によるスプリアスビームの生成である。第８の実施形態におけるサイクリックエラーの減少の説明は、同一人に譲渡された同時係属中の、Ｐｅｔｅｒ ｄｅ Ｇｒｏｏｔによる「ＩＮＴＥＲＦＥＲＯＭＥＴＥＲ ＨＡＶＩＮＧ ＲＥＤＵＣＥＤ ＧＨＯＳＴ ＢＥＡＭ ＥＦＦＥＣＴＳ」と題する米国特許出願番号０９／３８６，６０９号において与えられた、対応する説明と同じである。その内容は、参考として本明細書中で援用される。位相リタデーション板の機能は、干渉計の他の表面により、例えば偏光ビームスプリッタの選択された表面を傾斜させることにより計略的に達成され得る。
【００６６】
第８の実施形態の残りの説明は、第７の実施形態に与えられた説明の対応部分と同じである。
【００６７】
本発明に従う第９の実施形態は、図１２の模式的な透視図および図１３の模式的な側面図において示された差分平面鏡干渉計８００である。差分平面鏡干渉計８００は、シヤー板８１６、偏光ビームスプリッタ８０２、１／４位相リタデーション板８５１、対物鏡８５３、基準鏡８５４、および８１１で一様に指定される偏光保存光学系を含む。偏光ビームスプリッタ８０２のコンポーネントは、偏光界面８２３を備えるプリズム８２１および８２２である。偏光保存光学系の説明は、図７に示される第４の実施形態の偏光保存光学系に与えられた説明と同じである。
【００６８】
入力ビーム８７１は、２つの直交偏光ビーム成分を含む。シヤー板８１６は、入力ビーム８７１のある偏光成分を測定ビーム８７２として透過する。入力ビーム８７１の第２の偏光成分は、シヤー板８１６によりはじめに透過され、２回の内部反射の後に、次いで、１／２波長位相リタデーション板８５５により基準ビーム８７３として透過される。１／２波長位相リタデーション板８５５が配向され、これにより、測定ビーム８７２の偏光面に平行であり、図１３の面に平行であるように、基準ビーム８７３の偏光面を回転させる。測定ビーム８７２および基準ビーム８７３は、空間的に分離される。
【００６９】
測定ビーム８７２は、対物鏡８５３により２回反射され、位相リタデーション板８５１を２回通って対物鏡８５３を往復し、偏光保存光学系８１１により反射され、偏光ビームスプリッタ８０２により２回反射され、２回透過した後、測定ビーム８７４として戻る。基準鏡８５４は、２つのアパーチャを含む（図１２参照）。測定ビームは、この２つのアパーチャを通って対物鏡８５３を往復する。
【００７０】
基準ビーム８７３は、基準鏡８５４により２回反射され、位相リタデーション板８５１から２回通って基準鏡８５４を往復し、偏光保存光学系８１１により反射され、偏光ビームスプリッタ８０２により２回反射され、２回透過した後、基準ビーム８７５として戻る。
【００７１】
次に、測定ビーム８７４は１／２位相リタデーション板８５６を透過し、次いで、２回の内部反射の後に、出力ビーム８７６の測定ビーム成分としてシヤー板８１６を透過する。１／２位相リタデーション位相８５６は、配向され、これにより、出力ビーム８７６の測定ビーム成分の偏光面を、測定ビーム８７４の偏光面に対して９０°回転させる。基準ビーム８７５は、シヤー板８１６により、出力ビーム８７６の基準ビーム成分として透過する。出力ビーム８７６の測定および基準ビーム成分は直交偏光される。
【００７２】
第９の実施形態の残りの説明は、第７の実施形態について与えられた説明の対応部分と同じである。
【００７３】
本発明に従う第１０の実施形態は、図１４の模式的な透視図に示される高安定平面鏡干渉計９０２である。第１０の実施形態の高安定平面鏡干渉計９００は、コラム基準を要求する用途の使用のために構成される。
【００７４】
第１０の実施形態の多くの要素は、図１０に示される第７の実施形態の要素と同じ機能を形成する。第１０の実施形態の要素の要素番号は、対応する第８の実施形態要素の要素番号より２００だけ大きい。鏡９５５は、基準鏡９５４と偏光ビームスプリッタ９０２との間を移動する基準ビームを反射する。基準鏡９５４は、ウエハに放射の焦点を合わせるイメージングシステムを含むコラム等の基準オブジェクトに取り付けられ、測定鏡９５３は、ウエハを支持する測定オブジェクトとしてウエハステージに取り付けられる。イメージングシステム、放射、ウエハ、およびウエハステージは、本明細書中でさらに説明されるリソグラフィ装置等の、集積回路の製造で用いられるリソグラフィ装置のコンポーネントである。
【００７５】
第１０の実施形態の残りの説明は、第８の実施形態について与えられた説明の対応部分と同じである。
【００７６】
本発明に従う第１１の実施形態は、図１５の模式的な図で示される双対線形（ｄｕａｌ ｌｉｎｅａｒ）／角度変位干渉計システム１０００である。双対線形／角度変位干渉計１０００の特定のサブシステムは、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示す。図１５において要素１０１０として示される双対線形／角度変位干渉計は、２つの干渉計を含む。２つの干渉計の出力は、対物鏡の線形変位および角度変位を生じさせるように組み合わされる。双対線形／角度変位干渉計１０１０は、２つの干渉計のそれぞれに高安定平面鏡干渉計をさらに含み、２つの干渉計は、共通の偏光ビームスプリッタ１００２、共通の対物鏡１０５３、共通の基準鏡１０５４、共通の１／４波長位相リタデーション板１０５１および１０５２、共通光源１０１４を含む。偏光ビームスプリッタ１００２は、偏光界面１０２３を有するプリズム１０２１および１０２２を含む。
【００７７】
高安定平面鏡干渉計は、図１０に示される第７の実施形態の偏光保存タイプのそれぞれである。高安定平面鏡干渉計は、概して１０１１および１０１２で示される偏光保存光学系を含む。偏光保存光学系は、第４の実施形態の図７に示される偏光保存光学系と同じである。
【００７８】
共通光源１０１４はビーム１０７１を生成する。光源１０１４は、好適には、単一周波数レーザーおよび異なる光周波数を有する２つの直交偏光成分を有するビーム１０７１を生成するように構成された音響光学変調器等の光源である。２つの直交する偏光面は、図１５の面に４５°の角度で配向される。ビーム１０７１は、非偏光ビームスプリッタ１０１６Ａに入射し、その第１の部分は、２つの高安定平面鏡干渉計の１つの第１の入力ビームとして透過する。ビームスプリッタ１０１６Ａに入射するビーム１０７１の第２の部分は、ビームスプリッタ１０１６Ａにより反射され、次いで、２つの高安定平面鏡干渉計の他方の第２の入射ビーム１０７２として鏡１０１６Ｂにより反射される。
【００７９】
双対線形／角度変位干渉計１０１０を通る第１の入力ビームおよび第２の入力ビーム１０７２の伝搬は、図１５で示され、それぞれ出力ビーム１０７３および１０７４として干渉計１０１０から出る。出力ビーム１０７３および１０７４はそれぞれ、直交偏光される測定および基準ビーム成分を有する。出力ビーム１０７３は、混合ビームとして偏光子１０５５を透過し、混合ビームは、検出器１０６１により、好適には、第１の電気的干渉信号または第１のヘテロダイン信号を生成する光電効果により、検出される。出力ビーム１０７４は、混合ビームとして偏光子１０５６を透過し、混合ビームは、検出器１０６２により、好適には、第２の電気的干渉信号または第２のヘテロダイン信号を生成する光電効果により、検出される。第１および第２のヘテロダイン信号は、電気プロセッサおよびコンピュータ１０６５を透過し、対応する第１および第２の相対線形変位を生成する。第１および第２の相対線形変位は、対物鏡１０５３の相対線形変位１０７５を生成するように平均され、他方から一方を引いたものである。結果として生じる差は、対物鏡１０５３の相対的角度変位１０７６を生成するように使用される。
【００８０】
第１１の実施形態の残りの説明は、第７の実施形態について与えられた対応部分と同じである。
【００８１】
本発明に従う第１１の実施形態の変形は、双対線形／角度変位干渉計システムを含む。第１１の実施形態の変形は、一定のサイクリックエラーの減少されたソースを示し、双対線形／角度変位干渉計システムの特定のサブシステムは、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示す。第１１の実施形態の変形は、２つの高安定平面鏡を含む。高安定平面鏡干渉計の各々は、第８の実施形態の図１１に示された高安定平面鏡干渉計タイプである。
【００８２】
第１１の実施形態の変形の残りの説明は、第８および第１１の実施形態について与えられた説明の対応部分と同じである。
【００８３】
本発明に従う第１１の実施形態は、図１５の模式図として示される双対線形／角度変位干渉計システム１０００である。双対線形／角度変位干渉計システム１０００の一定のサブシステムは、偏向保存固有モードおよびタイプＴ_Ref変換特性の両方を示す。図１５に要素１０１０として示される双対線形／角度変位干渉計は、対物鏡の線形変位および角度変位を生じるように２つの干渉計の出力が組み合わされる２つの干渉計を含む。双対線形／角度変位干渉計１０１０は、２つの干渉計のそれぞれに対して高安定性平面鏡干渉計をさらに含み、２つの干渉計は、共通偏光ビームスプリッタ１００２と、共通対物鏡１０５３と、共通基準鏡１０５４と、共通１／４波長位相リタデーション板１０５１および１０５２と、共通光源１０１４とを含む。偏光ビームスプリッタ１００２は、偏光界面１０２３を有するプリズム１０２１および１０２２を含む。
【００８４】
高安定平面鏡干渉計は、図１０に示される第７の実施形態のそれぞれの偏光保存タイプである。高安定平面鏡干渉計は、１０１１および１０１２で一般に示される偏光保存光学系を含む。偏光保存光学系は、第４の実施形態の図７に示されるものと同じである。
【００８５】
共通光源１０１４はビーム１０７１を生成する。光源１０１４は、好適には、単一周波数レーザーおよび異なる光学周波数を有する２つの直交変換された成分を有するビーム１０７１を生成するように配置された音響光学変調器等の光源である。偏光の２つの直交面は、図１５の面に４５°の角度で配向される。ビーム１０７１は、非偏光ビームスプリッタ１０１６Ａに入射し、その第１の部分は、２つの高安定平面鏡干渉計の一方に第１の入射ビームとして透過される。ビームスプリッタ１０１６Ａに入射するビーム１０７１の第２の部分は、ビームスプリッタ１０１６Ａにより反射され、次いで、２つの高安定平面鏡干渉計の他方に対する第２の入力ビーム１０７２として、鏡１０１６Ｂにより反射される。
【００８６】
双対線形／角度変位干渉計１０１０を通る第１の入力ビームおよび第２の入力ビーム１０７２の伝搬は図１５に示され、干渉計１０１０の射出ビームは出力ビーム１０７３および１０７４として個々に示される。出力ビーム１０７３および１０７４のそれぞれは、直交変換された測定および基準ビーム成分を有する。出力ビーム１０７３は、検出器１０６１によって、好適には第１の電気干渉信号または第１のヘテロダイン信号を生成する光電効果により検出される混合ビームとして、偏光子１０５５を透過する。出力ビーム１０７４は、検出器１０６２によって、好適には第２の電気干渉信号または第２のヘテロダイン信号を生成する光電効果により検出される混合ビームとして、偏光子１０５６を透過する。第１および第２のヘテロダイン信号は、電気的プロセッサおよびコンピュータ１０６５に伝送され、対応する第１および第２の相対線形変位を生成する。第１および第２の相対線形変位は平均化され、対物鏡１０５３の相対線形変位１０７５および他方から一方を除いた変位を生成する。ここで、結果として生じる差は、対物鏡１０５３の相対角度変位１０７６を生成するために使用される。
【００８７】
第１１の実施形態の残りの説明は、第７の実施形態について与えられた説明の対応部分と同じである。
【００８８】
本発明に従う第１１の実施形態の変形は、双対線形／角度変位干渉計システムを含む。第１１の実施形態の変形は、特定のサイクリックエラーの減少されたソースを示し、双対線形／角度変位干渉計システムの特定のサブシステムは、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示す。第１１の実施形態の変形は、２つの高安定平面鏡干渉計を含む。ここで、高安定平面鏡干渉計のそれぞれは、図１１に示される第８の実施形態の高安定平面鏡干渉計タイプである。
【００８９】
第１１の実施形態の変形の残りの説明は、第８および第１１の実施形態について与えられた説明の対応部分と同じである。
【００９０】
偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性を示す光学系の他の例は、本発明に従う第１２の実施形態の光学系である。第１２の実施形態は、図１６ａの模式的な透視図に示される動的要素１１５５を備える差分平面鏡干渉計１１００を含む。動的要素１１５５の配向は、測定ビームを対物鏡１１５３に垂直に維持するようにサーボ制御される。
【００９１】
入力ビーム１１７１は、一方が他方と異なる周波数を有する２つの直交偏光成分を含む。入力ビーム１１７１は、直角プリズム１１４１および偏光界面１１４３を有する偏菱形プリズム１１４２を含む第１のビームスプリッタに入る。偏光界面１１４３に入射する入力ビーム１１７１の第１の部分は、測定ビーム１１７３として透過する。偏光界面１１４３に入射する入力ビーム１１７１の第２の部分は、反射され、内部反射の後、基準ビーム１１７４として第１のビームスプリッタを出る。
【００９２】
測定ビーム１１７３および基準ビーム１１７４はそれぞれ、出力測定ビーム１１７５および出力基準ビーム１１７６として、差分平面鏡干渉計１１００を出る。差分平面鏡干渉計１１００を通る測定ビーム１１７３および基準ビーム１１７４の伝搬は図１６ａに示される。動的鏡１１５５の配向は、変換器１１５６Ａ、１１５６Ｂ、１１５６Ｃにより制御される。出力測定ビーム１１７５および出力基準１１７６は、直角プリズム１１４４、偏菱形プリズム１１４５、およびビームスプリッティング界面１１４６を含む第２のビームスプリッタにより混合出力ビームに組み合わされる。出力ビームは、検出器および信号プロセッサ１１６０により受けられる。検出器および信号プロセッサ１１６０は、動的鏡１１５５のサーボ制御に用いるために、例えば、対物鏡１１５３の線形変位および／または角度変位について位相検出および位相分析等の情報、ならびに、例えば、出力ビームの測定ビーム成分の伝搬方向の変化の検出等の、ビームのアライメントに関連する情報を提供する。動的要素を有する他の干渉計と共に、差分平面鏡干渉計１１００の動作は、１９９９年８月２７日に出願した同一人に譲渡された同時係属中の、Ｈｅｎｒｙ Ａ． Ｈｉｌｌによる「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｈａｖｉｎｇ Ａ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｂｅａｍ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ Ａｓｓｅｍｂｌｙ Ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ａｎｇｌｅ ａｎｄ Ｄｉｓｔａｎｃｅ」と題する米国特許出願番号０９／３８４，８５１号において、さらに説明される。その同時係属出願は、参考として本明細書中で援用される。
【００９３】
図１６ａに１１００として示される光学サブシステム、１／４波長位相リタデーション板１１５１、および基準鏡１１５４は、第１の光学系として、入力基準ビーム１１７４について偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性を示す。光学サブシステム１１００、１／４波長位相リタデーション板１１５１、対物鏡１１５３、および固定された配向に対する動的要素１１５５は、第２の光学サブシステムとして、入力測定ビーム１１７４についての偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性を示す。
【００９４】
光学サブシステム１１００はそれぞれ、図１６ｂ、図１６ｃ、図１６ｄ、および図１６ｅに模式的に示される変更されたポロプリズム１１２１およびプリズム１１２５、１１２９、および１１３３を含む。表面１１２８および１１３０を含む界面は、偏光ビームスプリッタ界面である。
【００９５】
第１の光学系の２つの偏光保存固有モードがある。２つの固有モードの入力偏光状態はそれぞれ、プリズム１１３３の表面１１３６の入射面に直交し、平行である。２つの偏光保存固有モードの対応する出力偏光状態は、プリズム１１２１の表面１１２３の入射面に直交し、平行である。固有モードの偏光状態は、第１の光学系の反射および屈折それぞれの各入射面に平行であるか、または直交しているかのどちらかであるので、固有モードは偏光を保存している。
【００９６】
第２の光学系の２つの偏光保存固有モードもある。２つの固有モードの入力偏光状態はそれぞれ、動的要素１１５５の第１の表面の入射面に直交し、平行している。動的要素１１５５の第１の表面の入射面は、ポロプリズム１１２１の表面１１２３における固有モードのビーム入射面に平行である。２つの偏光保存固有モードの対応する出力偏光状態はそれぞれ、動的要素１１５５の表面の入射面に平行で、直行している。固有モードの偏光状態は、第２の光学系の反射および屈折それぞれの各入射面に平行であるか、または直交しているかのどちらかであるので、固有モードは偏光を保存している。
【００９７】
入力ビーム１１７３および１１７４の伝搬方向の変化より生じる出力ビーム１１７５および１１７６の伝搬方向の変化についての第１２の実施形態の第１および第２の光学系の変換特性は、タイプＴ_Ret変換特性の性質と同じである。これは、第１および第２の光学系を通る入力ビーム１１７３および１１７４の伝搬方向の変化の影響をマッピングすると、当業者には明らかとなる。
【００９８】
本発明に従う光学系の第１３の実施形態は、エンハンスされた偏光ビームスプリッタの特性、偏光保存固有モードおよびタイプＴ_Ret変換特性の両方を示す。エンハンスされた偏光ビームスプリッタ特性を示す干渉計の光学系の使用は、例えば、干渉計で測定された位相差の減少されたサイクリックエラーに至り得る。
【００９９】
第１３の実施形態は、図１７の模式的な透視図に示され、ビームスプリッタおよび１２１１で一般に示される偏光保存光学系を含む。ビームスプリッタは、偏光ビームスプリッティング界面１２２３を備えるプリズム１２２１および１２２２を含む。偏光保存光学系は、特定の反射表面が偏光特性を備える、第４の実施形態の図７に示される偏光保存光学系を含む。特定の反射表面は、（偏光保存光学系の）固有モードに対応するビームを内部反射する偏光保存光学系の直角プリズム、ポロプリズム、およびペンタプリズムの１つ以上のこれらの表面を含み得る。第１３の実施形態について、特定の反射表面は、偏光保存光学系のポロプリズムおよびペンタプリズムの内部反射表面を含む。
【０１００】
オプティカルフラット１２３１、１２３２、１２３３、および１２３４は、光学級セメント（ｏｐｔｉｃａｌ ｇｒａｄｅ ｃｅｍｅｎｔ）によって、または光学接続（ｃｏｎｔａｃｔｉｎｇ）によってポロプリズムおよびペンタプリズムの内部反射表面に接合される（図１７参照）。紫外線領域にある第１３の実施形態に出入りする光学ビームについて、オプティカルフラット用の好適な取り付け方法は光学接続である。オプティカルフラットを接合するまたは光学接続する前に、多層薄膜コーティングはオプティカルフラットの表面および／またはポロプリズムおよびペンタプリズムの対応する表面に適用され、その結果、接合または接続手続きの後、個々の界面は偏光保存逆反射体の固有モードの偏光表面となる。
【０１０１】
偏光表面の対応部分の偏光特性は、偏光ビームスプリッタの偏光界面１２２３の部分により反射される（透過する）固有モードについて、偏光保存光学系の偏光表面の対応部分が好適には固有モードを反射する（反射する）ように選択される。結果として、偏光表面は「偏光フィルタ」として有用である。偏光表面は、偏光ビームスプリッタの偏光界面１２２３により望まれないビームの反射（透過）によって生成されるスプリアスビームを透過する。
【０１０２】
第１３の実施形態の偏光ビームスプリッタおよび偏光保存光学系は、本発明の、第６、第７、第８、第９、第１０、第１１、および第１２の実施形態のサブシステムを含むことがそれぞれの図面を検討すると明らかである。
【０１０３】
偏光保存光学系の偏光フィルタリング特性はまた、偏光保存光学系の１つ以上のコンポーネントを、複屈折媒体（例えば、石英、方解石、またはリチウムニオベート）から作製された対応するコンポーネントに代替することにより増大されるおよび／または達成される。その結果、対応するコンポーネントは偏光子となる。
【０１０４】
複屈折媒体を含むペンタプリズム偏光子１３４０は、図１８に示される。複屈折媒体の光学軸１３４１は、図１８の面に平行であり、図１８に示されるように変更されたペンタプリズム１３４０の表面に角度βで配向される。ペンタプリズムの表面の配向および角度βは、入力ビームの所望の偏光成分がペンタプリズムを伝搬し、ペンタプリズムの偏光保存固有モードとして、偏光フィルタリングを含むペンタプリズムから出るように選択される。ペンタプリズム偏光子の実施例は、Ｈ．ＬｏｔｅｍおよびＫ．Ｒａｂｉｎｏｖｉｔｃｈによる、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔｉｃｓ ３２（１２） ｐｐ２０１７−２０２０（１９９３）における、名称「Ｐｅｎｔａ ｐｒｉｓｍ ｌａｓｅｒ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ」において説明される。
【０１０５】
偏光保存固有モードを示し、偏光フィルタリングをさらに含む光学系は、２つの広く分離した波長で（詳細には、２つの調波的に関連する波長で）同時に動作する干渉計を生成するために使用され得る。２つの波長についての測定および基準光路は、干渉計の個々の部分で同じ広がりを有し得、詳細には、偏光スプリッタ界面で、従来技術の干渉計のサイクリックエラーのソースと比較して両方の波長でのサイクリックエラーのソースを著しく減少させ得る。
【０１０６】
上述の干渉計システムは、コンピュータチップ等の大規模集積回路の製造についてのリソグラフィ用途に特に有効であり得る。リソグラフィは、半導体製造産業を牽引する重要な技術である。オーバーレイの向上は、１００ｎｍ未満の線幅（設計規則）に至る５つの最も困難な課題のうちの１つである（ｔｈｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｒｏａｄｍａｐ，Ｐ８２（１９９７）を参照）。オーバーレイは、直接にその性能、すなわち、ウエハおよびレチクル（またはマスク）ステージを配置するために用いる距離測定干渉計の精度および正確さに依存する。リソグラフィ装置は５０〜１００万ドル／年の生産を行い得るので、性能が向上した距離測定干渉計の経済的価値は重要である。リソグラフィツールの歩留まりが１％増加するたびに、集積回路製造者に約１００万ドル／年の経済利得が生じ、リソグラフィ購買者に実質的な競争上の利点が生じる。
【０１０７】
リソグラフィツールの機能はフォトレジストコーティングされたウエハに空間的なパターニング放射を向けることである。そのプロセスは、放射を受けるようにウエハの位置をどこにするかを決定（アライメント）し、その位置でフォトレジストに放射を与えること（露光）を含む。
【０１０８】
適切にウエハを配置するためには、ウエハは、専用センサにより計測され得るウエハ上にアライメントマークを含む。アライメントマークの測定位置は、ツール内のウエハの位置を規定する。この情報は、ウエハ表面の所望のパターニングの仕様と共に、空間的なパターニング放射に対して、ウエハのアライメントを導く。そのような情報に基づいて、フォトレジストコーティングされたウエハを支持する移動可能ステージは、放射がウエハの正確な位置を露光するようにウエハを移動する。
【０１０９】
露光の間、放射源はパターニングされたレチクルを照明し、パターニングされたレチクルは空間的にパターニングされた放射を生成するように放射を散乱する。レチクルはまたマスクと呼ばれ、これらの用語は以下で交換可能に用いられる。縮小リソグラフィの場合、縮小レンズは散乱放射を集め、レチクルパターンの縮小画像を形成する。あるいは、近接印刷（ｐｒｏｘｉｍｉｔｙ ｐｒｉｎｔｉｎｇ）の場合、散乱放射は、ウエハに接触する前の、短い距離（一般には、ミクロンのオーダー）を伝搬し、レチクルパターンの１：１画像を生成する。放射は、フォトレジスト内に放射パターンを潜像に変換する、フォトレジストにおける光化学プロセスを開始する。
【０１１０】
上述の干渉計システムは、ウエハおよびレチクルの位置を制御し、ウエハ上にレチクル画像を記録させる配置機構の重要な構成要素である。
【０１１１】
一般に、リソグラフィシステムは露光システムと呼ばれ、一般に、照射システムおよびウエハ配置システムを含む。照射システムは、紫外線、可視光、ｘ線、電子線、またはイオン放射等の放射を与える放射源と、放射にパターンを与えるレチクルまたはマスクとを含み、これにより空間的にパターニングされた放射を生成する。さらに、縮小リソグラフィの場合について、照射システムは、空間的なパターニングされた放射をウエハに投射するレンズアセンブリを含み得る。投射された放射は、ウエハにコーティングされたフォトレジストに露光する。照射システムはまた、マスクを支持するマスクステージと、マスクを通して向けられた放射に対してマスクステージの位置を調整する配置システムとを含む。ウエハ配置システムは、ウエハを支持するウエハステージと、投射された放射に対してウエハステージの位置を調整する配置システムとを含む。集積回路の製造は、複数の露光工程を含み得る。リソグラフィの一般的な参照例については、例えば、Ｊ．Ｒ．ＳｈｅａｔｓおよびＢ．Ｗ．Ｓｍｉｔｈによる、Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９９８）の記載を参照する。上記の内容は、参考として本明細書中で援用される。
【０１１２】
上述の干渉計システムは、レンズアセンブリ、放射源、または支持構造等の露光システムの他のコンポーネントに対してウエハステージおよびマスクステージのそれぞれの位置を正確に測定するように使用され得る。そのような場合、干渉計システムは、静的構造に取り付けられ得、測定対象は、マスクおよびウエハステージの一方等の移動可能要素に取り付けられ得る。あるいは、その状況は反転され得、干渉計システムは、移動可能なオブジェクトに取り付けられ得、測定対象は静的なオブジェクトに取り付けられ得る。
【０１１３】
さらに一般的には、干渉計システムは、露光システムの任意のあるコンポーネントの位置を露光システムの任意の他のコンポーネントに対して測定するように使用され得る。露光システムにおいて、干渉計システムは、あるコンポーネントにより取り付けられ、または支持され、測定対象は、他のコンポーネントにより取り付けられ、または支持される。
【０１１４】
干渉計システム１４２６を用いるリソグラフィスキャナ１４００の実施例は、図１９ａに示される。干渉計システムは、露光システム内のウエハの位置を正確に測定するように使用される。ここで、ステージ１４２２は、露光ステーションに対してウエハを配置するように使用される。スキャナ１４００は、フレーム１４０２を含み、フレーム１４０２は、他の支持構造およびこれらの構造上に保持されるさまざまなコンポーネントを保持する。露光ベース１４０４は、レンズハウジング１４０６をその上部に備える。レンズハウジング１４０６の上部には、レチクルまたはマスクを支持するようにレチクルまたはマスクステージ１４１６を取り付けられる。露光ステーションに対してマスクを配置する配置システムは、要素１４１７により模式的に示される。配置システム１４１７は、例えば、圧電変換器要素および対応する制御エレクトロニクスを含み得る。上述された本実施形態において含まれていないが、上述された１つ以上の干渉計システムはまた、マスクステージおよび他の移動可能な要素の位置を正確に測定するために使用され得る。その位置は、リソグラフィック構造を製造するプロセスにおいて、正確にモニタリングされなければならない（上述のＳｈｅａｔｓ ａｎｄ Ｓｍｉｔｈ Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙを参照する）。
【０１１５】
ウエハステージ１４２２を運搬する支持ベース１４１３は、露光ベース１４０４の下に吊り下げられる。ステージ１４２２は、干渉計システム１４２６によりステージに向けられた測定ビーム１４５４を反射する平面鏡を含む。干渉計システム１４２６に対してステージ１４２２を配置する配置システムは、要素１４１９により模式的に示される。配置システム１４１９は、例えば、圧電変換器要素および対応する制御エレクトロニクスを含み得る。測定ビームは、反射して干渉計システムに戻る。干渉計システムは、露光ベース１４０４に取り付けられる。干渉計システムは、上述の実施形態のいずれかであり得る。
【０１１６】
動作中に、放射ビーム１４１０（例えば、ＵＶレーザー（図示なし）からの紫外線（ＵＶ）ビーム）は、ビーム形成光学アセンブリ１４１２を通過し、鏡１４１４から反射した後に、下方に移動する。その後、放射ビームは、マスクステージ１４１６により保持されるマスク（図示なし）を通過する。マスク（図示なし）は、レンズハウジング１４０６において保持されるレンズアセンブリ１４０８を介してウエハステージ１４２２のウエハ（図示せず）上に投射される。ベース１４０４およびベース１４０４により支持されるさまざまなコンポーネントは、スプリング１４２０により示される減衰システムによって、環境上の振動から遮断される。
【０１１７】
リソグラフィスキャナの他の実施形態において、上述された１つ以上の干渉計システムは、例えば、これらに限定されるわけではないが、ウエハおよびレチクル（またはマスク）ステージに関連する複数の軸および角度に沿って距離を測定するように使用され得る。また、ＵＶレーザービームではなく、ｘ線、電子線、イオンビーム、および可視光ビーム等を含む他のビームがウエハを露光するように使用され得る。
【０１１８】
さらに、リソグラフィックスキャナはカラム基準を含み得る。カラム基準において、干渉計システム１４２６が、レンズハウジング１４０６または、干渉計システム内部の基準光路ではなく放射ビームを向けるいくつか他の構造に基準ビームを向ける。ステージ１４２２から反射された測定ビーム１４５４とレンスハウジング１４０６から反射された基準ビームとを組み合わせた場合に干渉計システム１４２６により生成される干渉信号は、放射ビームに対するステージの位置の変化を示す。さらに、他の実施形態において、干渉計システム１４２６は、レチクル（またはマスク）ステージ１４１６若しくはスキャナシステムの他の移動可能なコンポーネントの変化を測定するように配置され得る。最後に、干渉計システムは、スキャナに加えてまたはスキャナではなく、ステッパを含むリソグラフィシステムと同様の方法で使用され得る。
【０１１９】
当該分野に周知のように、リソグラフィは、半導体デバイスを作製する製造方法の重要な部分である。例えば、米国特許番号第５，４８３，３４３号は、そのような製造方法の工程の外郭を示す。これらの工程は、図１９ｂおよび図１９ｃを参考として、以下で説明される。図１９ｂは、半導体チップ（例えば、ＩＣまたはＬＳＩ）、液晶パネルまたはＣＣＤ等の半導体デバイスを製造する一連のフローチャートである。工程１４５１は、半導体デバイスの回路を設計する設計プロセスである。工程１４５２は、回路パターン設計に基づくマスクを製造するプロセスである。工程１４５３は、シリコン等の材料を用いることによりウエハを製造するプロセスである。
【０１２０】
工程１４５４は、前工程と呼ばれるウエハプロセスである。ここでは、準備されたマスクおよびウエハを用いて、回路が、リソグラフィを介してウエハ上に形成される。工程１４５５は組み立て工程であり、組み立て工程は後工程と呼ばれる。後工程では、工程１４５４により処理されたウエハが半導体チップに形成される。工程１４５５は、組み立て（ダイシングおよびボンディング）ならびにパッケージング（チップ封入）を含む。工程１４５６は、工程１４５５により生産された半導体デバイスの動作上のチェック、耐久性チェック等が実行される検査工程である。これらのプロセスにより、半導体デバイスは完成し、出荷される（工程１４５７）。
【０１２１】
図１９ｃは、詳細なウエハプロセスを示すフローチャートである。工程１４６１は、ウエハの表面を酸化する酸化プロセスである。工程１４６２は、ウエハ表面上に絶縁膜を形成するＣＶＤプロセスである。工程１４６３は、蒸着法によりウエハ上に電極を形成する電極形成プロセスである。工程１４６４は、ウエハにイオンを注入するイオン注入プロセスである。工程１４６５は、フォトレジスト（フォトレジスト材料）をウエハに付与するフォトレジストプロセスである。工程１４６６は、上述の露光装置を介してウエハ上に、露光によりマスクの回路パターンを印刷する露光システムである。工程１４６７は、露光されたウエハを現像する現像プロセスである。工程１４６８は、現像されたフォトレジスト画像を除いた部分を取り除くエッチングプロセスである。工程１４６９は、エッチングプロセスを終えた後に、ウエハ上のフォトレジスト材料残留物を取り分けるフォトレジスト分離プロセスである。これらのプロセスを繰り返すことによって、回路パターンは、ウエハ上に形成され、重ね合わされる。
【０１２２】
上述の干渉計システムはまた、対象の相対位置が正確に測定される必要がある他の用途で用いられ得る。例えば、基板またはビームを動かしてレーザー、ｘ線、イオン、または電子ビーム等の書き込みビームが、基板上にパターンを記す用途において、干渉計システムは、基板と書き込みビームとの間の相対運動を測定するように使用され得る。
【０１２３】
例として、模式的なビーム書き込みシステム１５００が図２０に示される。源１５１０は、書き込みビーム１５１２を生成し、ビームフォーカシングアセンブリ１５１４は、放射ビームを、移動可能なステージ１５１８により支持される基板１５１６に向ける。ステージの相対位置を判定するために、干渉計システム１５２０は、基準ビーム１５２２を、ビームフォーカシングアセンブリ１５１４上に取り付けられた鏡１５２４に向け、測定ビーム１５２６を、ステージ１５１８に取り付けられた鏡１５２８に向ける。干渉計システム１５２０は、任意の上述の干渉計システムを含む。干渉計システムにより測定された位置の変化は、基板１５１６上の、書き込みビーム１５１２の相対位置の変化に対応する。干渉計システム１５２０は、基板１５１６上の書き込みビーム１５１２の相対位置を示す測定信号１５３２を、コントローラ１５３０に送信する。コントローラ１５３０は、出力信号１５３４を、ステージ１５１８を支持し、配置するベース１５３６に送信する。さらに、コントローラ１５３０は、書き込みビーム１５１２の強度を変化させる、または遮断する源１５１０に、信号１５３８を送信する。その結果、書き込みビームは、基板の選択された位置で、光物理的、光化学的な変化のみを引き起こすには十分な強度で、基板に接触する。さらに、いくつかの実施形態において、コントローラ１５３０は、例えば、信号１５４４を使用して、ビームフォーカシングアセンブリ１５１４に基板の領域にわたって書き込みビームを走査させる。結果として、コントローラ１５３０は、基板をパターニングするようにシステムの他のコンポーネントを向ける。パターニングは、一般に、コントローラに格納された電子設計パターンに基づく。いくつかの用途において、書き込みビームは、基板上にコーティングされたフォトレジストのパターニングを行い、他の用途においては、書き込みビームは、直接的に、例えば、エッチャや基板をパターニングする。
【０１２４】
そのようなシステムの重要な用途は、上述したリソグラフィ方法で用いられるマスクおよびレチクルの製造である。例えば、リソグラフィマスクを製造するために、電子ビームは、クロムコーティングされたガラス基板をパターニングするように使用され得る。書き込みビームが電子ビームであるそのような場合、ビーム書き込みシステムは、電子ビームパスを真空で取り囲む。また、書き込みビームが、例えば、電子またはイオンビームである場合、ビームフォーカシングアセンブリは、真空条件において、荷電粒子の焦点を基板に合わせ、荷電粒子を基板に向ける四極子レンズ等の電場生成器を含む。書き込みビームが、ｘ線、ＵＶ、または可視光放射等の放射ビームである場合に、ビームフォーカシングアセンブリは、放射の焦点を基板に合わせ、放射を基板に向ける対応する光学系を含む。
【０１２５】
本発明は、本明細書の詳細な説明と関連して説明されたきたが、上述の説明は、例示的なものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は本明細書の特許請求の範囲により規定される。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 図１ａは、汎用偏光保存光学系の性質を有する光学系に出入りするビーム間の関係を示す模式的な透視図である。
【図１ｂ】 図１ｂは、図１ａに示される入力ビームおよび出力ビームと両方のビームに対する法線ベクトルとの間の関係を示す模式的な透視図である。
【図１ｃ】 図１ｃは、図１ａの入力ビーム、図１ｂの法線ベクトルとその両方に対する法線ベクトルとの間の関係を示す模式的な透視図である。
【図１ｄ】 図１ｄは、図１ａの出力ビーム、図１ｂの法線ベクトルとその両方に対する法線ベクトルとの間の関係を示す模式的な透視図である。
【図２】 図２は、入力ビームの方向の変化を図１ａのその方向と比較し、その変化が図１ｂの法線と平行である、図１ａの光学系に出入りするビーム間の関係を示す模式的な透視図である。
【図３】 図３は、入力ビームの方向の変化を図１ａのその方向と比較し、その変化が図１ｂの法線および図１ａの入力ビームに垂直である面にある、図１ａの光学系に出入りするビーム間の関係を示す模式的な透視図である。
【図４】 図４は、入力ビームおよび出力ビームは、ポロプリズムの面に入力ビームが入る方向の変化を受け、入力ビームおよび出力ビームがオフセットされ、互いに垂直となるような入力ビームと出力ビームとの間の関係に沿って、直角プリズムと組み合わせたポロプリズムを含む偏光保存汎用光学系アセンブリの模式的な透視図である。
【図５】 図５は、入力ビームおよび出力ビームは、ポロプリズムの面に入力ビームが入る方向の変化を受け、入力ビームおよび出力ビームがオフセットされ、互いに直角以外になるような入力ビームと出力ビームとの間の関係に沿って、ドーブプリズムと組み合わせたポロプリズムを含む偏光保存汎用光学系アセンブリの模式的な透視図である。
【図６】 図６は、入力ビームおよび出力ビームは、ポロプリズムの面に入力ビームが入る方向の変化を受け、入力ビームおよび出力ビームがオフセットされ、互いに平行になるような入力ビームと出力ビームとの間の関係に沿って、「Ｋ」タイププリズムと組み合わせたポロプリズムを含む偏光保存汎用光学系アセンブリの模式的な透視図である。
【図７】 図７は、入力ビームおよび出力ビームがオフセットされ、互いに平行になるような入力ビームと出力ビームとの間の関係に沿って、直角プリズムおよびペンタプリズムと組み合わせたポロプリズムを含み、分解してアセンブリの個々のコンポーネントもまた示す、偏光保存汎用光学系アセンブリの模式的な透視図である。
【図８】 図８は、ルートプリズムを備える偏光ビームスプリッタと、入力ビームおよび出力ビームがオフセットされ、互いに平行になり、一列に配置されるような、アセンブリの２つの入力および２つの出力ビームの間の関係に沿って、２つの直角プリズムを組み合わせたポロプリズムとを含む、偏光保存汎用光学系アセンブリの模式的な透視図である。
【図９】 図９は、図７に示されたタイプの２つの偏光保存光学系アセンブリを用いる平面鏡干渉計の模式的な透視図である。
【図１０】 図１０は、図７に示されたタイプの１つの偏光保存光学系アセンブリを用いる高安定平面鏡干渉計の模式的な透視図である。
【図１１】 図１１は、偏光ビームスプリッタとオブジェクト（ｏｂｊｅｃｔ）鏡との間に介在する空間内の１／４波長板と共に図７に示されたタイプの１つの偏光保存光学系アセンブリを用いる高安定平面鏡干渉計の模式的な透視図であり、スプリット１／４波長板の板は、望ましくない偏光混合を防止するように互いに傾斜する。
【図１２】 図１２は、入力および出力ビームを空間的に分離し、組み合わせる偏光ビームスプリッタ表面を備えるシヤープレートと共に図７に示されるタイプの１つの偏光保存光学系アセンブリを用いる差分平面鏡干渉計の模式的な透視図である。
【図１３】 図１３は、アセンブリを介して伝搬するビームの移動の様々な光路を示す図１２の模式的な立面図である。
【図１４】 図１４は、偏光ビームスプリッタとオブジェクト鏡との間に介在する空間内の１／４波長板と共に図７に示されたタイプの１つの偏光保存光学系アセンブリを用いる高安定平面鏡コラムタイプ干渉計の模式的な透視図であり、スプリット１／４波長板の板は、望ましくない偏光混合を防止するように互いに傾斜する。
【図１５】 図１５は、直線および角度変位を測定する一対の偏光保存光学系アセンブリを用いるデュアル高安定干渉計の模式的な透視図である。
【図１６ａ】 図１６ａは、測定ビームが平面オブジェクト鏡に垂直に配列された状態を維持することを保証する動的要素と共に、偏光保存光学系を用いる差分平面鏡干渉計の模式的な透視図である。
【図１６ｂ】 図１６ｂは、図１６ａの干渉計の要素の平面図である。
【図１６ｃ】 図１６ｃは、図１６ａの干渉計の要素の平面図である。
【図１６ｄ】 図１６ｄは、図１６ａの干渉計の要素の平面図である。
【図１６ｅ】 図１６ｅは、図１６ａの干渉計の要素の平面図である。
【図１７】 図１７は、偏光ビームスプリッタと組み合わせた偏光保存光学系アセンブリの模式的な透視図であり、光学系システムアセンブリのプリズム要素の１つは、組合せたアセンブリの消光比をエンハンスするように形成される多層ビームスプリッタ構成物を備える反射面を有する。
【図１８】 図１８は、２つの同じ複屈折要素で形成されるペンタプリズムの模式的な透視図である。上記複屈折要素は、２つの同じ広がりの直交偏光成分を有し、上記コンポーネントを、異なる伝搬方向を有し、空間的に分離する２つの外出直交偏光ビームに分離する。
【図１９ａ】 図１９ａは、集積回路を製造するための、リソグラフィおよびその用途に関連する、干渉計システムを用いるリソグラフィ露光システムの模式図である。
【図１９ｂ】 図１９ｂは、集積回路を製造するための、リソグラフィおよびその用途に関連する、集積回路を製造するステップを説明するフローチャートである。
【図１９ｃ】 図１９ｃは、集積回路を製造するための、リソグラフィおよびその用途に関連する、集積回路を製造するステップを説明するフローチャートである。
【図２０】 図２０は、干渉計システムを用いるビーム書き込みシステムの模式図である。

Claims (23)

1. 偏光保存光学系であって、該光学系は、
   複数の反射表面と、
   入力ビームを生成するビーム源と
   を含み、
   該複数の反射表面は、該入力ビームを反射することによって、出力ビームを生成するように配置されており、
   該ビーム源は、該入力ビームの方向を変化させるように構成されており、該入力ビームの方向の変化は、該入力ビームの方向の変化の第１の成分を示すベクトルと該入力ビームの方向の変化の第２の成分を示すベクトルとの和によって表され、該第１の成分は、該入力ビームおよび該出力ビームによって定義される平面に垂直な成分であり、該第２の成分は、該入力ビームおよび該出力ビームによって定義される平面に平行な成分であり、
   該複数の反射表面は、該入力ビームの方向の変化が該出力ビームの方向の変化を引き起こすように配置されており、該出力ビームの方向の変化は、該出力ビームの方向の変化の第１の成分を示すベクトルと該出力ビームの方向の変化の第２の成分を示すベクトルとの和によって表され、該第１の成分は、該入力ビームおよび該出力ビームによって定義される平面に垂直な成分であり、該第２の成分は、該入力ビームおよび該出力ビームによって定義される平面に平行な成分であり、
   該出力ビームの方向の変化の第１の成分を示すベクトルの方向は、該入力ビームの方向の変化の第１の成分を示すベクトルの方向とは反対であり、
   該出力ビームの方向の変化の第２の成分を示すベクトルと該出力ビームを示すベクトルとのベクトル積の方向は、該入力ビームの方向の変化の第２の成分を示すベクトルと該入力ビームを示すベクトルとのベクトル積の方向と同じであり、
   該複数の反射表面のそれぞれにおける入射面は、該入射面への入射ビームの偏光面に対して直交または平行のいずれかである、偏光保存光学系。
2. 前記偏光保存光学系は、複数のプリズム光学素子から製造され、前記複数の反射表面は、該複数のプリズム光学素子の選択された表面を含む、請求項１に記載の偏光保存光学系。
3. 前記複数のプリズム光学素子の表面の少なくとも１つは、全反射によって動作する、請求項２に記載の偏光保存光学系。
4. 前記複数のプリズム光学素子は、集積アセンブリを含み、該集積アセンブリにおいて、各プリズム光学素子の少なくとも１つの表面は、該複数のプリズム光学素子のうちの別のプリズム光学素子の少なくとも１つの表面と接触する、請求項２に記載の偏光保存光学系。
5. 偏光を保存しつつビームを分離することが可能な少なくとも１つの偏光ビームスプリッタをさらに含む、請求項２に記載の偏光保存光学系。
6. 前記集積アセンブリは、偏光を保存しつつビームを分離することが可能な少なくとも１つの偏光ビームスプリッタをさらに含む、請求項４に記載の偏光保存光学系。
7. 前記光学系の前記プリズム素子は、ポロプリズム、直角プリズム、ドーブプリズム、ペンタプリズム、「Ｋ字形状」のプリズムからなる群から選択された少なくとも１つのプリズム素子を含む、請求項２に記載の偏光保存光学系。
8. 前記プリズム素子は、直角プリズム、ポロプリズム、ペンタプリズムを含む、請求項２に記載の偏光保存光学系。
9. 前記複数の反射表面の少なくとも１つは鏡を含む、請求項１に記載の偏光保存光学系。
10. 前記複数の反射表面の少なくとも１つの上には、多層偏光ビームスプリッタコーティング構成が形成されており、これにより、前記偏光保存光学系の上流から出て、該偏光保存光学系に入射する直交偏光ビームの間の消光比を増加させる、請求項１に記載の偏光保存光学系。
11. 前記複数のプリズム光学素子の少なくとも１つは、複屈折光学材料から形成されている、請求項２に記載の偏光保存光学系。
12. 前記複数の反射表面は、複数のビームが前記偏光保存光学系に実質的に平行に入射および出射し、かつ、互いにオフセットされるように、構成および配置されている、請求項１に記載の偏光保存光学系。
13. 前記複数の反射表面は、複数のビームが前記偏光保存光学系に互いに実質的に直角に入射および出射するように、構成および配置されている、請求項１に記載の偏光保存光学系。
14. 前記複数の反射表面は、複数のビームが前記偏光保存光学系に互いに実質的に直角に入射および出射し、かつ、互いにオフセットされている複数の平面内に存在するように、さらに構成および配置されている、請求項１３に記載の偏光保存光学系。
15. 前記複数の反射表面は、前記偏光保存光学系への入射ビームのアレイが該入射ビームのアレイに実質的に平行な出射ビームのアレイとして該偏光保存光学系から出射されるように、さらに構成および配置されており、該入射ビームのアレイは、該出射ビームのアレイに対してオフセットされており、該入射ビームのアレイおよび該出射ビームのアレイの両方が同じ平面内に存在する、請求項１２に記載の偏光保存光学系。
16. 前記複数の反射表面は、前記偏光保存光学系への入射ビームのアレイが該入射ビームのアレイに実質的に平行な出射ビームのアレイとして該偏光保存光学系から出射されるように、さらに構成および配置されており、該入射ビームのアレイは、互いにオフセットされている複数の平面内に存在する、請求項１２に記載の偏光保存光学系。
17. 前記複数の反射表面は、複数のビームが１８０度とは異なる予め選択された角度で前記偏光保存光学系に入射および出射するように、構成および配置されている、請求項１に記載の偏光保存光学系。
18. 前記複数のプリズム光学素子は、光ビームの入射から出射までのシーケンスにおいて、ポロプリズムと直角プリズムとを含む、請求項２に記載の偏光保存光学系。
19. 前記複数のプリズム光学素子は、光ビームの入射から出射までのシーケンスにおいて、ポロプリズムとドーブプリズムとを含む、請求項２に記載の偏光保存光学系。
20. 前記複数のプリズム光学素子は、光ビームの入射から出射までのシケンスにおいて、直角プリズムとポロプリズムとペンタプリズムとを含む、請求項２に記載の偏光保存光学系。
21. 前記直角プリズムの１つの面が入口面として機能し、前記ペンタプリズムの１つの面が出口面として機能し、該入口面および該出口面は互いに平行である、請求項２０に記載の偏光保存光学系。
22. 前記直角プリズムの入口面の上流に配置され、偏光を保存しつつビームを分離することが可能な少なくとも１つの偏光ビームスプリッタをさらに含む、請求項２１に記載の偏光保存光学系。
23. 前記偏光ビームスプリッタの１つの表面と、前記直角プリズムの入口面とは、互いに光学的に接触している、請求項２２に記載の偏光保存光学系。

Images