NL1032326C2 - Interferometer voor meting van loodrechte translaties. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Interferometer voor meting van loodrechte translaties.

ACHTERGROND

[0001] Een interferometer van het vlakke-spiegeltype kan worden gebruikt 5 voor het meten van de positie, oriëntatie of beweging van een precisietrap in een wafer-verwerkingssysteem. Voor een dergelijk gebruik wordt een vlakke spiegel gewoonlijk geplaatst op de trap die gemeten wordt, en de interferometer richt een of meer meetbundels voor reflectie vanaf de vlakke spiegel. Elke meetbundel komt in het algemeen overeen met een separaat interferometerkanaal, echter sommige 10 interferometers die gewoonlijk worden aangeduid met interferometers van het dubbele-doorgangstype richten elke meetbundel voor het tweemaal reflecteren vanaf de vlakke spiegel voordat de interferometer de meetbundel combineert met een referentiebundel voor signaalverwerking die de meting voortbrengt.

[0002] Meerdere interferometerkanalen kunnen dezelfde vlakke spiegel 15 gebruiken voor het meten van afstanden naar gescheiden punten op een vlak en kunnen daardoor meerdere vrijheidsgraden van een trap meten. In het bijzonder kunnen de drie interferometerkanalen die translaties in drie gescheiden punten op dezelfde vlakke spiegel meten een translatie identificeren van de trap langs een X-of bundelas, een rolrotatie van de trap rond een Y-as loodrecht op de X-as, en een 20 gierrotatie van de trap rond een Z-as loodrecht op de X- en Y-assen. Traprotaties zijn belangrijk voor het meten wanneer het systeem vatbaar is voor Abbe-fouten, dat wil zeggen verplaatsingsfouten als gevolg van traprotaties.

[0003] Een dynamisch meetbereik voor elk kanaal van een interferometer van het vlakke-spiegeltype wordt in het algemeen beperkt omdat spiegelrotaties 25 (rolrotatie) de meetbundel kunnen afleiden, hetgeen ervoor zorgt dat de gereflecteerde bundel “uit de pas loopt” met het benodigde pad voor recombinatie met de referentiebundel. Voor sommige configuraties is het dynamische bereik voor metingen ruwweg gelijk aan de straal van de meetbundel w gedeeld door de optische weglengte voor de meetbundel, bijvoorbeeld ongeveer viermaal de afstand 30 L vanaf de interferometer naar de vlakke spiegel in een interferometer van het dubbele-doorgangstype. Overeenkomstig is het dynamische bereik voor rotatie-metingen gewoonlijk beperkt tot ongeveer w/4L radialen. Het vergroten van de bundelbreedte w kan het dynamische meetbereik vergroten. Echter grotere bundel-breedten vereisen in het algemeen grotere en daarom duurdere optica, en complexe 1032326 2 systemen zoals verwerkingsapparatuur voor wafers kunnen onvoldoende ruimte bieden voor grote interferometers.

[0004] Een separate interferometer van het vlakke-spiegeltype kan eveneens worden gebruikt voor het meten van de positie of beweging van een trap 5 langs een Z-as (dat wil zeggen de scherpstellingsas van de projectielens). Echter indien deze interferometer is geplaatst aan de projectielenszijde van de trap, dient de trap groter te worden gemaakt voor opnamen van een vlakke spiegel buiten het projectiegebied. Dit kan de verwerkingscapaciteit voor wafers reduceren. In het alternatieve geval is, indien de interferometer zich op een zijde bevindt tegenover de 10 projectielens, een tussengelegen referentie zoals een steen onder de trap in het algemeen vereist, hetgeen additionele metingen van de relatieve positie van de tussengelegen referentie vereist relatief ten opzichte van de projectielens.

[0005] Amerikaanse octrooien US 6,020,964 en US 6,650,419 beschrijven interferometersystemen die in staat zijn de hoogte van een trap te meten. In 15 dergelijke systemen reflecteert een reflector geplaatst op een trap een meetbundel vanuit een horizontaal invalspad (langs een X-as) naar een verticaal gereflecteerd pad (langs een Z-as). Een reflector geplaatst boven de trap reflecteert de verticaal gerichte meetbundel terug naar het reflectorsysteem op de trap, waar de meetbundel opnieuw wordt gericht naar een horizontaal retourpad terug naar de 20 optica van de interferometer. De totale faseverandering of Doppler-verschuiving van de meetbundel geeft derhalve een afstand aan of meting langs een pad omvattende horizontale en verticale componenten. Een separaat interferometerkanaal kan de horizontale component van het pad meten, zodanig dat de verticale component of een hoogtemeting kan worden verkregen. Deze hoogtemeting is in het algemeen 25 onderhevig aan de hierboven beschreven beperkingen ten aanzien van het dynamische bereik, ten minste vanwege de behoefte aan het meten en aftrekken van de horizontale componenten.

[0006] Gezien de beperkingen van de bestaande interferometers, worden systemen en methoden gezocht die een groot dynamisch meetbereik kunnen 30 verschaffen voor een metingen van hoogten of verticale translaties, zonder grote optische elementen te vereisen.

SAMENVATTING

[0007] In een uitvoeringsvorm overeenkomstig de onderhavige leer 3 verschaft een interferometer een groot dynamisch bereik voor het meten van verplaatsingen van een object loodrecht op de scheiding tussen de interferometer en het object. De interferometer maakt gebruik van een referentierefiector en een meetreflector op het object dat wordt gemeten. De meetrefiector reflecteert een 5 meetbundel naar een Porro-prisma geplaatst boven het object, en de referentierefiector retourneert de referentiebundel rechtstreeks terug naar de interferometer. Een tweede Porro-prisma in de interferometer kan de referentiebundel retourneren voor een tweede doorgang en reflectie vanuit de referentierefiector. De Porro-prisma’s kunnen het uit de pas lopen van de bundel 10 reduceren, hetgeen wordt veroorzaak wanneer de trap roteert. Andere effecten van traprotaties die de Porro-prisma’s niet kunnen verbeteren zijn gelijk voor de meting van de referentiebundels, zodanig dat het uit de pas lopen klein is. Overeenkomstig kan een groot dynamisch bereik worden verkregen zonder grote bundeldiameters te vereisen.

15 [0008] Een exemplarische uitvoeringsvorm van een interferometersysteem is voor het meten van een object zoals een wafertrap waarop een meetreflector en een referentierefiector zijn geplaatst. Dit interferometersysteem omvat optica die een meetbundel en een referentiebundel in een X-richting richten, respectievelijk naar de meetreflector en de referentierefiector. De meetreflector verandert de 20 meetbundel van richting naar een Z-richting, en de referentierefiector richt de referentiebundel terug naar de interferometeroptica. Een reflector zoals een Porro-prisma is geplaatst boven het object en is gepositioneerd voor het richten van de meetbundel terug naar de meetreflector, welke de meetbundel vervolgens terug richt naar de interferometeroptica. De interferometer richt de referentiebundel 25 vervolgens voor een tweede doorgang naar de referentierefiector, welke de bundel terug reflecteert naar de interferometer. De interferometeroptica combineren de meting en de referentiebundels, en een detector zet de gecombineerde bundel om in een elektrisch signaal van waaruit een meting van relatieve verplaatsing van het object in de Z-richting wordt bepaald.

30 [0009] Een verder exemplarische uitvoeringsvorm overeenkomstig de onderhavige uitvinding is een interferometersysteem die een polariserende bundelsplitser omvat, een meetreflector, een eerste Porro-prisma, een referentierefiector, en een detector. De polariserende bundelsplitser splitst een invoerbundel in een meetbundel en een referentiebundel. De meetreflector ontvangt 4 de meetbundel vanuit de polariserende bundelsplitser en reflecteert de meetbundel vanuit een eerste pad naar een tweede pad. Het Porro-prisma ontvangt de meetbundel en retourneert de meetbundel naar de meetreflector langs een derde pad dat verschoven is ten opzichte van het tweede pad. Het tweede en het derde 5 pad zijn in het algemeen loodrecht ten opzichte van het eerste pad. De referentiereflector is gefixeerd relatief ten opzichte van de meetreflector en bevindt zich zodanig dat de referentiereflector de referentiebundel ontvangt van de polariserende bundelsplitser en de referentiebundel terug reflecteert naar de polariserende bundelsplitser. De polariserende bundelsplitser recombineert de 10 meetbundel en de referentiebundel, en een detector zet de geresulteerde gerecombineerde bundel om in een elektrisch signaal van waaruit een meting van een verplaatsing kan worden bepaald.

[0010] Een retourreflector zoals een tweede Porro-prisma kan zijn gepositioneerd voor het ontvangen van de referentiebundel het de polariserende 15 bundelsplitser nadat de referentiebundel is gereflecteerd door de referentiereflector gedurende een eerste doorgang. De retourreflector richt de referentiebundel terug naar de PBS voor een tweede reflectie vanaf de referentiereflector, waarna de polariserende bundelsplitser de meet- en referentiebundels recombineert.

[0011] Nog een andere uitvoeringsvorm overeenkomstig de onderhavige 20 leer, is een methode voor het meten van verplaatsing die loodrecht is op een scheiding tussen een interferometer en een object dat gemeten wordt. De methode vangt aan met het richten van een meetbundel voor reflectie vanaf een eerste reflector die is geplaatst op het object, waarin de eerste reflector de meetbundel richt in een eerste richting loodrecht op de scheiding tussen de interferometer en het 25 object. Een tweede reflector zoals een Porro-prisma die gescheiden is van de eerste reflector langs de eerste richting reflecteert de meetbundel terug naar de eerste reflector. De werkwijze omvat verder het richten van een referentiebundel voor twee reflecties vanaf een derde spiegel die is geplaatst op het object en combineert de meetbundel en de referentiebundel voor het vormen van een gecombineerde 30 bundel. Meting van een slagfrequentie van de gecombineerde bundel geeft een residue Dopplerverschuiving aan van de meet- of referentiebundel die niet wordt opgeheven door een passende Dopplerverschuiving van de andere bundel. De residue Dopplerverschuiving is afhankelijk van beweging loodrecht op de scheiding tussen de interferometer en het object.

5

KORTE OMSCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

[0012] Figuur 1 toont een waferverwerkingssysteem omvattende een interferometer dat in staat is een hoogte van een precisietrap relatief ten opzichte van een projectielens te meten.

5 [0013] Figuren 2A, 2B en 2C tonen respectievelijk zij-, boven- en vooraanzichten van bundelbanen in een interferometer geschikt voor het systeem van figuur 1.

[0014] Figuur 3 toont een interferometersysteem overeenkomstig een uitvoeringsvorm welke een hol pentaprisma toepast als meetreflector.

10 [0015] Het gebruik van dezelfde verwijzingssymbolen in verschillende figuren geeft soortgelijke of identieke onderdelen aan.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

[0016] Overeenkomstig een aspect van de onderhavige leer, kan een 15 interferometer welke in staat is een verticale verplaatsing te meten van een object dat horizontaal op afstand is gelegen van de interferometer gebruik maken van meet- en referentiereflectoren op het object dat gemeten wordt, een eerste Porro-prisma boven het object dat gemeten wordt en een tweede Porro-prisma in de interferometeroptica. Een polariserende bundelsplitser in de interferometer splitst 20 een invoerbundel in een meetbundel en een referentiebundel die beiden worden gericht op het object.

[0017] De meetbundel plant zich horizontaal voort naar de meetreflector, verticaal naar het Porro-prisma, verticaal terug naar de meetreflector en horizontaal terug naar de interferometeroptica, alwaar de meetbundel kan worden 25 gerecombineerd met de referentiebundel en gemeten. Overeenkomstig reflecteert de meetbundel twee maal vanaf de meetreflector gedurende een enkele doorgang door de interferometeroptica en terug.

[0018] De referentiebundel plant zich vanuit de interferometer voort naar de referentiereflector en keert rechtstreeks terug naar de interferometeroptica 30 gedurende een eerste doorgang. De referentiebundel reflecteert vervolgens vanuit het tweede Porro-prisma en plant zich voort vanaf de interferometer naar de referentiereflector en retourneert rechtstreeks naar de interferometeroptica gedurende een tweede doorgang. De referentiebundels kunnen nadat een tweede doorgang vanaf de interferometeroptica is afgelegd worden gerecombineerd met de 6 meetbundel, welke slechts een doorgang maakt vanaf de interferometeroptica naar het object en terug.

[0019] Het interferometersysteem haalt een zeer beperkte mate van uit de pas lopen van de meet- en referentiebundels wanneer deze gerecombineerd 5 worden. De beperkte mate van het uit de pas lopen wordt behaald doordat zowel de meetbundel en de referentiebundel twee maal reflecteren vanaf reflectoren op het object zodanig dat de rollenrotaties van het object het passen van angulaire afwijkingen van de meet- en referentiebundels veroorzaken. Additioneel verschaffende Porro-prisma’s retroreflecties in geschikte vlakken voor het annuleren 10 van ten minste sommige van de effecten van gier- en rolrotaties van het object.

[0020] Figuur 1 illustreert een systeem 100 omvattende een interferometer 110 dat in staat is de verticale translatie van een object te meten. In de geïllustreerde uitvoeringsvorm maakt systeem 100 deel uit van fOtolithografieapparatuur dat geschikt is voor het verwerken van halfgeleiderwafers, 15 en het object gemeten in een trap 120 voor het positioneren van een halfgeleiderwafer 125 relatief ten opzichte van een projectielens 130 gedurende een fotolithografisch proces. Voor dergelijke processen dienen trap 120 en/of een positioneringssysteem (niet getoond) voor projectielens 130 in staat te zijn om wafer 125 accuraat te positioneren relatief ten opzichte van een optische as van 20 projectielens 130, zodanig dat projectielens 130 het gewenste patroon op het juiste gebied van de wafer 125 kan projecteren. Voorts dient trap 120 of een scherpstellingssysteem voor projectielens 130 in staat te zijn om de scheiding tussen de wafer 125 en de projectielens 130 te beheren of aan te passen, teneinde een scherp, scherpgesteld patroon te vormen. Interferometer 110 meet een 25 relatieve hoogte of Z-verplaatsing van trap 120, waarin de Z-richting hoofdzakelijk loodrecht is op de scheiding tussen interferometer 110 en trap 120. Een beheerder of een beheersysteem (niet getoond) kan de hoogtemeting gebruiken wanneer trap 120 en/of het scherpstellingssysteem voor de projectielens 130 wordt bestuurd. Zoals zal worden begrepen door de vakman is meting van de hoogte van trap 120 30 relatief ten opzichte van projectielens 130 in verwerkingsapparatuur 100 voor wafers slechts een illustratieve toepassing van interferometer 110, en meer in het algemeen kan interferometer 110 een verscheidenheid aan objecten in een gescheidenheid aan systemen meten.

[0021] Voor een hoogtemeting richt interferometer 110 een meetbundel 7 112 en een referentiebundel 114 op respectievelijke vlakken reflectoren 122 en 124 op trap 120. Additioneel kan een tweede meetbundel 116 worden gericht op vlakke reflector 124 voor een conventionele meting van de verplaatsing van het object langs de X-richting.

5 [0022] Vlakke reflector 122 is in een exemplarische uitvoeringsvorm een vlakke spiegel georiënteerd op 45° ten opzichte van de horizontaal, en reflecteert meetbundel 112 vanuit een horizontaal pad naar een verticaal pad. Het verticale pad brengt meetbundel 112 naar een reflector 132 op een plaatsingsstructuur 134 dat kan zijn gefixeerd met projectielens 130. Reflector 132 is in een exemplarische 10 uitvoeringsvorm een geëxtrudeerd Porro-prisma met een lengte langs de X-richting en georiënteerd en gepositioneerd voor het reflecteren van meetbundel 12 terug naar reflector 122 voor elke positie van trap 120 in zijn bewegingsbereik. Reflector 122 richt vervolgens meetbundel 112 terug naar interferometer 110. Vlakke reflector 124 reflecteert referentiebundel 114 rechtstreeks terug naar interferometer 110, 15 zodanig dat het pad van referentiebundel 114 naar en van trap 120 nominaal horizontaal is.

[0023] In een exemplarische uitvoeringsvorm is interferometer 110 een

Michelson-interferometer waarin elk van de meetbundels 112 en referentiebundel 114 twee maal reflecteert vanuit respectievelijke reflectoren 122 en 124 alvorens te 20 worden gerecombineerd voor analyse. De twee reflecties van de meetbundel vanaf trap 120 treden op gedurende een enkele doorgang vanaf de interferometer 110 naar Porro-prisma 132 en terug. Twee reflecties in de referentiebundel vanuit trap 120 treden op gedurende twee separate doorgangen vanaf interferometer 110 naar trap 120.

25 [0024] Een uitvoeringsvorm van interferometer 110 getoond in figuur 2A, 26 en 2C omvat een bundelbron 210, een polariserende bundelsplitser (PBS) 220, een kwart-golfplaat ("quarter-wave plate” - QWP) 230, een Porro-prisma 240, een detectorsysteem 250, en een ruisspiegel 260. Bundelbron 210 is een bron van invoerbundel IN van waaruit PBS 220 meetbundel 112 extraheert en 30 referentiebundel 114. In een uitvoeringsvorm van interferometer 110 is bundel IN een heterodyne bundel omvattende een eerste component met een eerste frequentie F1 en een eerste lineaire polarisatie en een tweede component met een tweede frequentie F2 en een tweede lineaire polarisatie die loodrecht is op de eerste lineaire polarisatie. Veel bundelbronnen zijn in staat een heterodyne bundel te 8 produceren met de gewenste eigenschappen. Bundelbron 210 kan, bijvoorbeeld, een laser zijn die het gewenste verschil produceert in frequenties F1 en F2 met behulp van Zeeman-splitsing en/of met een acousto-optische modulator (AOM). Andere bronnen van heterodyne bundels die bekend zijn of kunnen worden 5 ontwikkeld kunnen eveneens geschikt zijn. Alternatieve bundelbron 210 kan een laser van het lange coherente lengtetype met enkele frequentie zijn, waarin de gewenste coherente lengte afhangt van het verschil tussen de optische weglengten van de meetbundel 112 en de referentiebundel 114. Het gebruik van een heterodyne bundel kan de voorkeur verdienen omdat interferometers welke gebruik maken van 10 een bundel met enkele frequentie gewoonlijk meerdere fasemeting vereisen voor het elimineren van de effecten van vermogensfluctuaties in de bundel.

[0025] PBS 220 scheidt de polarisatiecomponenten van de invoerbundel IN, zodanig dat meetbundel 112 en referentiebundel 114 orthogonale lineaire polarisaties hebben. Wanneer invoerbundel IN een heterodyne bundel is, is de 15 oriëntatie van polarisatieassen van invoerbundel IN en PBS 220 zodanig dat de polarisatiescheiding de frequentiecomponenten van de invoerbundel IN scheidt. Meetbundels 112 en referentiebundel 114 zijn dus bundels met een enkele frequentie omvattende orthogonale polarisaties. In de uitvoeringsvorm geïllustreerd in figuur 2A is PBS 220 zodanig dat meetbundel 112 de lineaire polarisatie heeft die 20 een dunne film in PBS 220 reflecteert, en referentiebundel 114 omvat initieel een lineaire polarisatie die PBS 220 uitzendt. Zoals begrepen zal worden door de vakman kunnen alternatieve uitvoeringsvormen van interferometer 110 de bundel die initieel is verzonden in PBS 220 gebruiken als meetbundel en de bundel die initieel is gereflecteerd in PBS 220 gebruiken als de referentiebundel. Additioneel 25 zouden, hoewel figuur 2A een uitvoeringsvorm toont waarin PBS 220 is geïmplementeerd met behulp van een dunne polariserende film die is gesandwiched tussen prisma’s met rechte hoeken, PBS 220 kunnen worden geïmplementeerd met behulp van verschillende structuren zoals optische elementen voor dubbele breking die de bundelsplitsing uitvoeren en functies combineren die zijn vereist voor PBS 30 220.

[0026] QWP 230 bevindt zich in een optisch pad van referentiebundel 114 vanuit PBS 220 naar trap 120. QWP 230 die kan zijn gelijmd op PBS 230 of in gefixeerde posities op andere wijze zijn geplaatst in het optische pad van bundel 114, verandert de polarisatie van zich voortplantende bundels. Een bundel met 9 horizontale polarisatie welke zich voortplant door QWP 230 wordt bijvoorbeeld circulair gepolariseerd en een bundel welke zich voortplant met een verticale lineaire polarisatie wordt circulair gepolariseerd met een orthogonale circulaire polarisatie.

[0027] Referentiebundel 114 volgt een initieel uitgaand pad R1A vanuit 5 PBS 220 door QWP 230, reflecteert vanaf vlakke reflector 124 naar trap 120, en keert terug naar PBS 220 langs een retourpad R1B door QWP 230. De paden R1A en R1B zijn co-lineair wanneer reflector 124 loodrecht is geplaatst op de X-as zoals is getoond in figuur 2A, maar zullen niet co-lineair zijn indien trap 120 een rol- of gierhoek heeft die niet gelijk is aan 0. Het zich twee maal voortplanten door QWP 10 230 gedurende de eerste doorgang (dat wil zeggen op paden R1A en R1B) verandert de polarisatie van referentiebundel 114 naar de lineaire polarisatie die PBS 220 reflecteert. PBS 220 richt derhalve de geretourneerde referentiebundel 114 naar Porro-prisma 240.

[0028] Porro-prisma 240 is georiënteerd voor het opnieuw reflecteren van 15 bundels in een YZ-vlak en reflecteert referentiebundel 114 vanuit pad R1B naar pad R2A die in de Y-richting is verschoven ten opzichte van invallend pad R1A. De verschuiving in de Y-richting tussen paden R1B en R2A zorgt ervoor dat de referentiebundel 114 reflecteert vanuit PBS 220 in een punt dat is verschoven in de pagina in figuur 2A, of in de richting van de bovenzijde van de pagina in figuur 2B. 20 Figuur 2C toont de verschuiving in de Y-richting van uitgaand pad R2A van referentiebundel 114 gedurende de tweede doorgang relatief ten opzichte van het uitgaande pad R1A van referentiebundel 114 gedurende de eerste doorgang.

[0029] Referentiebundel 114 op optisch pad R2A passeert door QWP 230 en reflecteert een tweede keer vanaf reflector 124. Referentiebundel 114 25 retourneert vervolgens langs een retourpad R2B door QWP 230 naar PBS 220. Het tweede paar van de twee doorgangen door QWP 230 verandert de polarisatie van referentiebundel 114 terug naar de lineaire polarisatie die PBS 220 verzendt, zodanig dat na de tweede doorgang, referentiebundel 214 passeert door PBS 220 en deel gaat uitmaken van een gerecombineerde bundel UIT die detectorsysteem 30 250 analyseert.

[0030] Meetbundel 112 plant zich, na initieel te zijn gereflecteerd in PBS 220, voort in een uitgaand pad M1A naar Porro-prisma 132. Het uitgaande pad M1A omvat een reflectie vanaf draaispiegel 260 naar een nominaal horizontaal pad M1AX naar vlakke reflector 122 op trap 120. De reflectie van reflector 122 richt de 10 meetbundel 112 naar een nominaal verticaal pad M1AZ naar Porro-prisma 132.

[0031] Porro-prisma 132 is zodanig georiënteerd dat het bundels opnieuw reflecteert die zich in het VZ-vlak bevinden en richt meetbundel 11 naar een nominaal verticaal retourpad M1BZ dat parallel is aan (of antiparallel) en verschoven 5 in de Y-richting ten opzichte van verticaal pad M1AZ. (Verscheidene van de paden van meetbundel 112 omvattende verticaal pad M1BZ zijn verplaatst langs de Y-as en bevinden zich achter de bundelpaden getoond in het zijaanzicht van figuur 2A. Figuren 2B en 2C tonen respectievelijk boven- en vooraanzichten waarin sommige paden welke niet zijn getoond in figuur 2A zichtbaar zijn). Een volledig retourpad 10 M1B van meetbundel 112 omvat verticaal retourpad M1BZ, reflectie door reflector 122 op trap 120, een horizontaal retourpad M1BX naar draaispiegel 260 en een reflectie vanaf draaispiegel 260 voordat meetbundel 112 PBS 220 opnieuw binnentreedt.

[0032] De positionering van Porro-prisma’s 132 en 240 zijn zodanig dat 15 Porro-prisma 132 meetbundel 112 in de Y-richting verschuift over dezelfde afstand waarin Porro-prisma 240 referentiebundel 114 verschuift. PBS 220 kan derhalve retourmeetbundels 112 met referentiebundel 114 combineren na de tweede doorgang van de referentiebundel 114 voor het vormen van een uitgaande bundel UIT.

20 [0033] Een detector 250 meet uitgaande bundel UIT voor analyse waarmee een verticale verplaatsing van trap 120 relatief ten opzichte van Porro-prisma 132 wordt bepaald. In een exemplarische uitvoeringsvorm meet detector 250 uitgaande bundel UIT voor het bepalen van een residue Dopplerverschuiving, en de residue Dopplerverschuiving kan vervolgens worden gebruikt voor het bepalen van de 25 verticale snelheid of verplaatsing van trap 120. In een heterodyne interferometer, waarin meetbundel 112 en referentiebundel 114 initieel frequenties F1 en F2 hebben, zullen de geretourneerde referentie- en meetbundel 112 en 114 frequenties F1' en F2' hebben die afhangen van Dopplerverschuivingen die kunnen zijn opgetreden als gevolg van reflecties van trap 120 of Porro-prisma 132, en/of Porro-30 prisma 132 zich bewegen. Een fotodiode in detectorsysteem 250 ontvangt uitgaande bundel UIT en produceert een elektronisch signaal met een slagfrequentie F1'-F2'. Op gelijke wijze kan een elektronisch referentiesignaal met een slagfrequentie F1-F2 worden voortgebracht door rechtstreekse meting van een gedeelte van invoerbundel IN.

11

[0034] Een exemplarische uitvoeringsvorm van detectorsysteem 250 omvat verder een fasedetectieschakeling die de fase van het slagsignaal meet met frequentie F1’-F2', relatief ten opzichte van het referentieslagsignaal met frequentie F1-F2. Een verandering in de relatieve fase geeft aan dat slagfrequenties F1'-F2' en 5 F1-F2 verschillen, en laat meting van een residue Dopplerverschuiving toe in de meetbundel 112. Voor interferometer 110 veroorzaakt beweging van trap 120 in de X-richting een Dopplerverschuiving in de referentiebundel 114 die twee maal de Dopplerverschuiving is die optreedt in meetbundel 112. Beweging van trap 120 of Porro-prisma 132 in de Z-richting veroorzaakt een Dopplerverschuiving in de 10 frequentie van de meetbundel 112 zonder dat deze een Dopplerverschuiving veroorzaakt in de frequentie van de referentiebundel 114. Overeenkomstig is de residue Dopplerverschuiving in slagfrequenties F1’-F2' een verschil tussen de Dopplerverschuiving veroorzaakt door meting langs de Z-as en Dopplerverschuiving veroorzaakt door meting langs de X-as. Meting van het faseverschil tussen de 15 elektronische slagsignalen met frequenties F1-F2' en F1-F2 geeft de snelheid aan langs een richting bij 45° ten opzichte van de X- en Y-richtingen, en integratie van de bepaalde snelheidscomponent geeft een verplaatsing aan langs dezelfde richting. De verplaatsing langs de Z-richting kan worden gevonden uit deze meting van verplaatsing langs de richting bij 45° ten opzichte van de X en Z, en een 20 gescheiden conventionele meting langs de X-richting.

[0035] Meting met interferometer 110 kan een groot dynamisch bereikt verschaffen omdat retro-reflecties door Porro-prisma’s 132 en 240 het uit de pas lopen van de meetbundel 112 relatief ten opzichte van referentiebundel 114 minimaliseert, wanneer trap 120 roteert. Voor een rolrotatie van trap 120 rondom de 25 X-as compenseert retro-reflectie door Porro-prisma 132 voor de resulterende variatie van de verticale paden (bijvoorbeeld pad M1AZ) vanuit de Z-richting door het retourneren van de meetbundel langs een gereflecteerd pad dat evenwijdig is aan het invallende pad. Retro-reflecties in Porro-prisma 240 reduceren op gelijke wijze beweging van de referentiebundel 114 relatief ten opzichte van meetbundel 112. 30 Voor de helling van trap 120 ontvangen meetbundel 112 en referentiebundel 114 beiden angulaire afwijkingen in het ZX-vlak als gevolg van twee reflecties van trap 120, en ondervinden daarom afwijkingen die afhankelijk zijn van het verschil In de optische padlengten van meetbundel 112 en referentiebundel 114. Het uit de pas lopen van bundels 112 en 114 is derhalve verbeterd in vergelijking met systemen 12 waarin het uit de pas lopen afhankelijk is van de volledige padlengte. Voor gierrotaties van trap 120 zijn afwijkingen van meetbundel 112 en referentiebundel 114 eveneens gelijk, zodanig dat het uit de pas lopen klein is.

[0036] Figuur 3 toont een systeem 300 overeenkomstig een alternatieve 5 uitvoeringsvorm voor het meten van verticale verplaatsingen. Systeem 300 verschilt van systeem 200 van figuur 2A door het gebruik van een trap 320 inclusief een meetreflector 322 met twee reflectieve oppervlakken 326 en 328. Reflectief oppervlak 326 bevindt zich op een hoek van 112,5° met de X-as, een reflectief oppervlak 328 bevindt zich onder een hoek van 157,5° met de X-as. Als gevolg 10 daarvan werkt meetreflector 322 als hol pentaprisma en de hellingshoek van trap 320 introduceert geen angulaire afwijking van meetbundel 112. Systeem 300 verschilt eveneens van systeem 200 van figuur 2A in die zin dat interferometer 310 een retro-reflectie-eenheid 340 kan gebruiken, zoals een kubushoek of kattenoog, die de referentiebundel naar trap 320 retourneert door reflectie aan PBS 220. Als 15 gevolg daarvan zullen rotaties rondom de Y-as of Z-as geen angulaire afwijkingen in de referentiebundel 114 introduceren na de tweede reflectie vanaf de trap. Dus de gerecombineerde bundel UIT zal wederom bestaan uit twee hoofdzakelijk co-lineaire bundelcomponenten. Anderszins omvat systeem 300 elementen die hoofdzakelijk zoals hierboven beschreven werkzaam zijn, onder verwijzing naar figuren 2A, 2B en 20 2C.

[0037] Hoewel de uitvinding is beschreven onder verwijzing naar specifieke uitvoeringsvormen, is de beschrijving slechts een voorbeeld van de toepassing van de uitvinding en dient niet te worden beschouwd als beperking. Verscheidene wijzigingen en combinaties van kenmerken van de uitvoeringsvormen getoond 25 bevinden zich binnen de omvang van de uitvinding zoals is gedefinieerd door de navolgende conclusies.

13

Liist met verwiizinasciifers Fiauur 1 110 interferometer 5 120 trap 130 projectielens

Fiauur 2A

110 interferometer 10 120 trap 210 bron 250 detector

Fiauur 2B

15 210 bron 250 detector

Fiauur 3 310 interferometer 20 320 trap 210 bron 250 dector 1032326

Claims (20)

1. Systeem voor het meten van een object, het systeem omvattende: een meetreflector geplaatst op het object en georiënteerd voor het 5 van richting wijzigen van een meetbundel vanuit voortplanting in een X-richting naar voortplanting in een Z-richting; een referentiereflector geplaatst op het object en georiënteerd voor het van richting veranderen van een referentiebundel welke zich in de X-richting voortplant, terug in een tegenovergestelde richting; 10 een optisch systeem dat de meetbundel in de X-richting richt voor een enkele doorgang naar de meetreflector, en dat de referentiebundel in de X-richting richt voor een eerste doorgang naar de referentiereflector en vervolgens voor een tweede doorgang naar de referentiereflector; een bovengelegen reflector die boven het object gelegen is, en is 15 gepositioneerd voor het richten van de meetbundel terug naar de meetreflector, die de meetbundel vervolgens terug richt naar het optisch systeem; en een detector die een verschil meet in de meetbundel en de referentiebundel nadat de referentiebundel de tweede doorgang heeft afgelegd en de meetbundel slechts de enkele doorgang heeft afgelegd, waarin het verschil een 20 relatieve verplaatsing van het object in de Z-richting aangeeft.

2. Het systeem volgens conclusie 1, waarin het optische systeem omvat: een polariserende bundelsplitser gepositioneerd voor het splitsen van een invoerbundel voor het vormen van de meetbundel en de referentiebundel; 25 een draaispiegel die een van ofwel de meetbundel ofwel de referentiebundel draait naar de X-richting; een kwartgolfplaat in een pad van de referentiebundel; en een retroreflectie-eenheid gepositioneerd voor het ontvangen van de meetbundel en de referentiebundel uit de polariserende bundelsplitser na 30 respectievelijke reflecties van de overkoepelende reflector en de referentiereflector, waarin de retroreflectie-eenheid de referentiebundel op een pad richt terug door de polariserende bundelsplitser de tweede doorgang naar de referentiereflector.

3. Het systeem volgens conclusie 2, waarin de overkoepelende reflector een eerste Porro-prisma omvat. »032326

4. Het systeem volgens conclusie 3, waarin het eerste Porro-prisma is georiënteerd voor het retroreflecteren van bundels die zich in een XY-vlak bevinden.

5. Het systeem volgens conclusie 3, waarin de retroreflectie-eenheid een tweede Porro-prisma omvat.

6. Het systeem volgens conclusie 5, waarin het tweede Porro-prisma is georiënteerd voor het retroreflecteren van bundels die zich in een YZ-vlak bevinden.

7. Het systeem volgens conclusie 2, waarin de retroreflectie-eenheid is gekozen uit de groep omvattende een kubushoek en een kattenoog.

8. Het systeem volgens conclusie 7, waarin de meetreflector een pentaprisma omvat.

9. Het systeem volgens conclusie 1, waarin de bovengelegen reflector een eerste Porro-prisma omvat.

10. Het systeem volgens conclusie 9, waarin het eerste Porro-prisma is 15 georiënteerd voor het retroreflecteren van bundels die zich in een YZ-vlak bevinden.

11. Het systeem volgens conclusie 1, waarin de detector een fotodiode en een fasedetector omvat.

12. Het systeem volgens conclusie 1, waarin elk van de meetreflector en de referentiereflector een vlakke spiegel omvat.

13. Interferometersysteem omvattende: een polariserende bundelsplitser gepositioneerd voor het splitsen van een invoerbundel in een meetbundel en een referentiebundel; een meetreflector gepositioneerd voor het reflecteren van de meetbundel van een eerste meetpad naar een tweede meetpad die langs een 25 richting gelegen is waarop een verplaatsing wordt gemeten; een eerste Porro-prisma langs het tweede meetpad, waarin het eerste Porro-prisma de meetbundel laat terugkeren naar de meetreflector langs een derde meetpad dat verschoven is ten opzichte van het tweede meetpad; een referentiereflector die relatief ten opzichte van de meetreflector 30 is gefixeerd, waarin de referentiereflector de referentiebundel ontvangt van de polariserende bundelsplitser, en de referentiebundel terug reflecteert naar de polariserende bundelsplitser; en een detector die een verschil meet tussen de meetbundel en de referentiebundel, waarin het verschil de verplaatsing aangeeft.

14. Het systeem volgens conclusie 13, verder omvattende een terugkeerreflector welke is gepositioneerd voor het ontvangen van de referentie-bundel uit de polariserende bundelsplitser nadat de referentiebundel is gereflecteerd door de referentiereflector gedurende een eerste doorgang, waarin de 5 terug keerref lector de referentiebundel terug naar de polariserende bundelsplitser richt voor een tweede doorgang naar de referentiereflector, waarna de detector het verschil meet tussen de referentiebundel en de meetbundel welke slechts een enkele doorgang van de polariserende bundelsplitser heeft afgeiegd.

15. Het systeem volgens conclusie 14, waarin de terugkeerreflector een 10 tweede Porro-prisma omvat.

16. Het systeem volgens conclusie 15, waarin een toppunt van het eerste Porro-prisma parallel gelegen is aan een toppunt van een tweede Porro-prisma.

17. Werkwijze voor het meten van een verplaatsing die loodrecht is op 15 een scheiding tussen een interferometer en een object dat gemeten wordt, de werkwijze omvattende: (a) het richten van een meetbundel voor een reflectie vanaf een eerste reflector die is geplaatst op het object, waarin de eerste reflector de meetbundel richt in een eerste richting loodrecht op de scheiding tussen de 20 interferometer en het object; (b) het reflecteren van de meetbundel terug naar de eerste reflector met behulp van een tweede reflector die is gescheiden van de eerste reflector langs de eerste richting; (c) het richten van een referentiebundel voor reflectie vanaf een 25 derde reflector die is geplaatst op het object; en (d) het meten van een verschil tussen de referentiebundel en de meetbundel die de verplaatsing aangeeft.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, waarin het meten van het verschil omvat: 30 het combineren van de meetbundel en de referentiebundel voor het vormen van een gecombineerde bundel; en het meten van een slagfrequentie van de gecombineerde bundel voor het identificeren van een residue Doppler-verschuiving van de bundel, waarbij de residue Doppler-verschuiving de verplaatsing aangeeft die loodrecht is op de scheiding tussen de interferometer en het object.

19. Werkwijze volgens conclusie 17, waarin de tweede reflector een Porro-prisma omvat.

20. Werkwijze volgens conclusie 17, verder omvattende het herhalen 5 van stappen (c) voor uitvoering van stap (d). 1032326