NL1033095C2 - Littrow-interferometer. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Littrow-interferometer

ACHTERGROND

[0001] Optische interferometrie kan worden gebruikt voor het uitvoeren van 5 precisiemetingen in een veelheid van opstellingen. Laserinterferometrie wordt bijvoorbeeld momentaan gebruikt voor het meten van kleine verplaatsingen en nauwkeurige positietrappen met nanometerprecisie in fotolithografische verwerking van halfgeleiders. Naarmate de kenmerken van halfgeleiders kleiner worden, bestaat er een noodzaak om nog preciezere verplaatsingsmetingen te 10 bewerkstelligen. Gebruikmakend van bekende, op spiegels gebaseerde laserinterferometrie, loopt een gedeelte van de meetlichtbundel door de lucht. Wanneer de brekingsindex van de lucht in het bundelpad verandert, zelfs lokaal, manifesteert deze verandering zich als een schijnbare verplaatsing. Deze schijnbare verplaatsing vormt een meetfout en naarmate het luchtpad langer is, zal deze fout 15 ernstiger zijn. Er zijn een aantal bekende werkwijzen voor het sturen, reduceren of meten van veranderingen in de brekingsindex in de lucht via welke het licht loopt, maar nieuwe werkwijzen leveren in hoge mate marginale verbeteringen.

[0002] In aanvulling op het meten van de verplaatsingsgrootte, is het ook belangrijk dat een laserinterferometer de verplaatsingsrichting identificeert. Twee 20 bekende werkwijzen voor het bepalen van de verplaatsingsrichting zijn de homodyne- en heterodynetechnieken. De homodynetechnieken maken gebruik van een lichtbundel van een enkele frequentie. De bewegingsrichting wordt afgeleid uit het meten van twee of meer uitgangssignalen voor elk object waarvan de verplaatsing moet worden gemeten, welke optisch ten opzichte van elkaar zijn 25 geretardeerd: de faserelatie tussen deze signalen geeft de bewegingsrichting aan. De heterodynetechniek maakt gebruik van een lichtbron met dubbele frequentie. Er wordt een referentiesignaal gegenereerd dat de fase aangeeft van het signaal dat door menging van de twee direct van de bron afkomstige frequenties wordt gevormd. Voor elk object waarvan de beweging moet worden gemeten, wordt een 30 tweede signaal gevormd door het licht van de ene frequentie in de referentietak te voeren en het licht van de andere frequentie in de meettak te voeren. De verplaatsing wordt gemeten door het meten van de fase van een door het mengen van deze twee bundels gevormd signaal en door het direct van de twee frequentiebronnen aftrekken van de fase van het gevormde signaal. Elke ,1 0 3 3 09 3 2 verandering in dit faseverschil heeft betrekking op verplaatsing. De Doppler-verschuiving van de meetbundel ten opzichte van de referentiebundel geeft de mate en de richting van de snelheid aan. De heterodynetechniek maakt het mogelijk om de bewegingsrichting met behulp van een enkele detector te identificeren en heeft 5 een betere ongevoeligheid voor laagfrequente ruis dan de homodynetechniek. Het homodyneschema maakt dus gebruik van een eenvoudigere bron maar vereist ten minste twee detectiekanalen per meetas die qua versterking en fase afgestemd dienen te zijn. Het heterodyneschema maakt gebruik van een meer complexe bron, maar vereist slechts één enkele detector voor elke meetas plus een enkele 10 aanvullende detector voor de laserbron.

[0003] Er zijn eveneens codeerorganen voor het meten van verplaatsing bekend. Omdat codeerorganen de verplaatsing meten dwars op de meetbundel, kan de codeertechnologie worden gebruikt voor het minimaliseren van de noodzaak van lange luchtpaden. De codeerorganen maken typisch gebruik van de 15 homodynetechniek. Bij wijze van voorbeeld, een door Heidenhain gemaakte inrichting maakt gebruik van een systeem van drie detectoren teneinde de bewegingsrichting te bepalen. Helaas is het moeilijk om de versterkingen en fasen van de detectoren en hun bijbehorende elektronica voldoende af te stemmen om metingen met nanometer- of sub-nanometerprecisie mogelijk te maken. Deze 20 moeilijkheid wordt versterkt wanneer het meetsignaal langs kabels loopt die buigen of bewegen. Bijgevolg worden codeermeetverplaatsingssystemen gebruikt voor toepassingen die een lagere precisie vereisen dan hetgeen momentaan beschikbaar is met laserinterferometrieverplaatsingsmeetsystemen. Zoals in het geval van interferometers, zijn homodyne codeerorganen gevoelig voor laagfrequente ruis.

25 [0004] Er blijft een noodzaak voor een verbeterde werkwijze en inrichting voor het meten en sturen van verplaatsing met hogere resolutie dan eerder beschikbaar in de stand van de techniek.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

[0005] De onderhavige leer wordt het best begrepen uit de navolgende 30 gedetailleerde beschrijving, indien gelezen in samenhang met de tekeningsfiguren.

Benadrukt wordt dat de verschillende kenmerken niet noodzakelijkerwijs op schaal zijn getekend. In feite kunnen de dimensies willekeurig worden vergroot of verkleind voor de duidelijkheid van de bespreking.

[0006] Figuur 1 illustreert een uitvoeringsvorm met enkele doorloop van 3 een inrichting volgens de onderhavige leer.

[0007] Figuur 2 illustreert een uitvoeringsvorm met dubbele doorloop van een inrichting overeenkomstig de onderhavige leer.

[0008] Figuur 3 illustreert een uitvoeringsvorm met dubbele doorloop van 5 een inrichting overeenkomstig de onderhavige leer, ingericht voor een homodyne lichtbron.

[0009] Figuren 4 tot en met 10 illustreren een alternatieve uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de onderhavige leer, omvattende representaties van een door de inrichting doorlopen lichtpad.

10 [0010] Figuren 11 en 12 illustreren een verdere uitvoeringsvorm overeenkomstig de onderhavige leer, die verplaatsing in één richting bepaalt en ongevoelig is voor verplaatsing in een andere richting.

[0011] Figuren 13-18 illustreren een verdere uitvoeringsvorm overeenkomstig de onderhavige leer.

15 [0012] Figuur 19 illustreert een toepassing geschikt voor gebruik met uitvoeringsvormen volgens de onderhavige leer.

GEDETAILLEERDE BESCHRIJVING

[0013] In de navolgende gedetailleerde beschrijving, omwille van de uiteenzetting en niet ter beperking, worden voorbeelduitvoeringsvormen die 20 specifieke details openbaren hierin uiteengezet, teneinde een goed begrip van de onderhavige leer te verschaffen. Voor een deskundige zal het, met ondersteuning van de onderhavige openbaarmaking, duidelijk zijn dat andere uitvoeringsvormen overeenkomstig de onderhavige leer, die afwijken van de hierin geopenbaarde specifieke details, binnen de omvang van de bijgesloten conclusies blijven. 25 Beschrijvingen van op zichzelf bekende inrichtingen en werkwijzen kunnen bovendien worden weggelaten teneinde de beschrijving van de voorbeelduitvoeringsvormen niet te belemmeren en worden duidelijk beschouwd binnen de omvang van de onderhavige leer te liggen. Identieke of soortgelijke structuren zijn in figuren die verschillende uitvoeringsvormen overeenkomstig de onderhavige leer 30 illustreren, van hetzelfde verwijzingscijfer voorzien. Omwille van de duidelijkheid zijn discrete lichtbundels als samenvallend getoond.

[0014] Bekende op codeerorganen gebaseerde verplaatsingsmeet- systemen trekken geen volledig voordeel uit de codeerorgaaneigenschap van het enkel vereisen van een kleine luchtspleet. De onderhavige leer buit deze 4 eigenschap met voordeel uit in hoog-precisiemetrologie. Het gebruik van een heterodynetechniek in samenhang met het codeerorgaan, verschaft een aanvullend voordeel dat duidelijk wordt met betrekking tot de onderhavige leer. Met specifieke verwijzing naar figuur 1 van de tekeningen, hierin is een eerste uitvoeringsvorm 5 overeenkomstig de onderhavige leer getoond, waarin een eerste lichtbron 101 een lichtbundel 102 naar een interferometerkern 103 richt. In een specifieke uitvoeringsvorm omvat de interferometerkern 103 een polariserend bundelsplitsings-orgaan in combinatie met aanvullende optiek voor het ontvangen en richten van de lichtbundel. De lichtbundel 102 kan ofwel een homodyne- of een heterodyne-10 lichtbundel zijn. In een heterodyne uitvoeringsvorm volgens de onderhavige leer omvat de lichtbundel 102 twee verschillende lichtfrequenties, elk met orthogonaal gepolariseerde componenten, ook een p-gepolariseerde component en een s-gepolariseerde component genoemd. In een homodyne uitvoeringsvorm overeenkomstig de onderhavige leer, omvat de lichtbundel 102 een enkele 15 lichtfrequentie welke lineair gepolariseerd licht afgeeft onder in hoofdzaak 45 graden ten opzichte van de horizontaal, zodat de s-gepolariseerde en p-gepolariseerde componenten in hoofdzaak gelijk zijn. In de heterodyne uitvoeringsvorm omvat de interferometerkern 103 een bundelsplitsingskubus met een polariserende bundelsplitsingsinterface 104. In een specifieke uitvoeringsvorm 20 heeft de polariserende bundelsplitsingsinterface 104 de eigenschap dat deze licht lineair gepolariseerd in de p-richting (p-gepolariseerd licht) doorlaat en lineair gepolariseerd licht in de s-richting (s-gepolariseerd licht) reflecteert. Aan de twee vlakken van de bundelsplitsingskubus 103 zijn respectievelijk eerste en tweede polarisatie-veranderende inrichtingen 105 en 120 bevestigd. In een uitvoeringsvorm 25 kunnen de polarisatieveranderende inrichtingen kwart-golfvertragers zijn. In een verdere specifieke uitvoeringsvorm en de in figuur 1 geïllustreerde uitvoeringsvorm, is elke polarisatieveranderende inrichting 105 en 120 een combinatie van een halve-golfvertrager 125 en een Faradayrotator 127. Zoals een deskundige zal begrijpen, wordt de Faradayrotator 127 door een ringvormige magneet omgeven. Als 30 alternatief kan het vereiste magnetische veld in het materiaal zijn gebouwd. Het is bekend dat een lichtbundel die onder een Littrowhoek op een diffractierooster 100 invalt optimaal lineair is gepolariseerd met de polarisatie ofwel evenwijdig of loodrecht ten opzichte van de groeven in het diffractierooster 100. De combinatie van de halve-golfvertrager 125 en Faradayrotator 127 kan de polarisatietoestand 5 roteren voor het optimaliseren van optische eigenschappen van de lichtbundel welke het diffractierooster 100 raakt. Van elke meetbundel die naar het diffractierooster 100 loopt is de polarisatietoestand onafhankelijk opgelijnd voor optimale prestaties, door het roteren van een betreffende van de polarisatieveranderende inrichtingen 5 105,120. De Faradayrotator 127 roteert de polarisatie van een ingangsbundel over 45 graden en de halve-golfvertrager 125 roteert de bundel over een aanvullende hoek zodanig, dat de polarisatie ofwel exact evenwijdig of exact loodrecht op de groeven van het diffractierooster 100 is. De op het diffractierooster 100 invallende lichtbundel is lineair gepolariseerd en het door het diffractierooster 100 verstrooide 10 licht is in hoofdzaak in dezelfde richting lineair gepolariseerd. Nadat de verstrooide bundel de combinatie van de halve-golfvertrager 125 en de Faradayrotator 127 heeft doorlopen, is deze lineair gepolariseerd met een polarisatie loodrecht op de polarisatie van het licht voordat dit de eerste maal door de polarisatieveranderende inrichting 105, 120 naar het diffractierooster 100 werd geleid. De posities van de 15 Faradayrotator 127 en de halve-golfvertrager 125 kunnen worden uitgewisseld zonder verandering van de functie van de polarisatie-veranderende inrichting 105,120. De polarisatieveranderende inrichting 105, 120 kan verder een polarisator (niet getoond) tussen de Faradayrotator 127 en het diffractierooster 100 omvatten. De aanvullende polarisator is in staat om de bundel-polarisatie welke de 20 interferometerkern 103 verlaat voordat deze op het diffractierooster 100 invalt en dan opnieuw terugkeert naar de interferometerkern 103 na diffractie door het diffractierooster 100 te zuiveren. In de uitvoeringsvorm waarbij de polarisator is toegevoegd als deel van de polarisatieveranderende inrichting 105, 120, definieert de polarisator een uitgangsbundeloriëntatie ten opzichte van het diffractierooster 25 100. Bijgevolg omvat een aanpassing die de oriëntatie van elke bundel onafhankelijk optimaliseert een rotatie van de halve-golfvertrager 125 ten opzichte van de specifieke bundel. In een verdere specifieke uitvoeringsvorm omvat de polarisatieveranderende inrichting 105 of 120, welke zich in het meetbundelpad bevindt, omvattende de combinatie van de halve-golfvertrager 125 en de Faraday-30 rotator 127 met of zonder de aanvullende polarisator en de polarisatieveranderende inrichting 105 of 120 welke deel uitmaakt van het referentiebundelpad, ofwel een kwart-golfvertrager met een spiegelbekleding 106 of een combinatie van de halve-golfvertrager 125 en de Faradayrotator 127 met een reflecterend oppervlak 106, zoals een aan de Faradayrotator 127 gehechte spiegel, om de bundel naar de 6 interferometerkern 103 terug te reflecteren zonder dat deze naar het diffractierooster 100 loopt.

[0015] In een specifieke uitvoeringsvorm wordt het licht 102 door de bundelsplitsingsinterface 104 overeenkomstig de polarisatie in eerste en tweede 5 componentbundels gescheiden, waarbij de eerste componentbundel een meetbundel 107 is en de tweede componentbundel een referentiebundel 108 is. In een specifieke uitvoeringsvorm is de meetbundel 107 de p-gepolariseerde component en is de referentiebundel 108 de s-gepolariseerde component. De p-gepolariseerde meetbundel 107 doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104 en de 10 tweede polarisatieveranderende inrichting 120. Een uittredende meetbundel 121 valt in op het diffractierooster 100 met een steek p onder een Littrowhoek 109, hier aangegeven door Θ. Wanneer een lichtbundel onder de Littrowhoek 109 wordt gericht op een diffractierooster met een steek p, is de verstrooide lichtbundel collineair met de invallende lichtbundel. Wanneer de golflengte van de lichtbundel 15 102 λ is, wordt de Littrowhoek 109 gegeven door: [001e] S = sin-y (1) 20 [0017] Bijgevolg wordt, in de geïllustreerde uitvoeringsvorm, de onder de

Littrowhoek naar het diffractierooster 100 gerichte meetbundel 121 door het diffractierooster 100 verstrooid als een verstrooide meetbundel 122 die in hoofdzaak collineair is met de invallende meetbundel 121. De verstrooide meetbundel 122 doorloopt opnieuw de tweede polarisatieveranderende inrichting 120, waardoor de 25 meetbundel s-gepolariseerd wordt. De s-gepolariseerde verstrooide meetbundel 123 reflecteert tegen de bundelsplitsingsinterface 104 en verlaat de interferometerkern 103 door de mengpolarisator 126. In een praktische uitvoeringsvorm kan de frequentie van de lichtbron 101 worden ingesteld voor het compenseren van kleine variaties in de steek van het diffractierooster 100 teneinde te garanderen dat aan de 30 Littrow-voorwaarde wordt voldaan.

[0018] De s-gepolariseerde component van de lichtbundel 102 is de referentiebundel 108, welke de bundelsplitsingskubus 103 binnengaat en op de bundelsplitsingsinterface 104 naar de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 reflecteert. De s-gepolariseerde referentiebundel 108 doorloopt de eerste 35 polarisatieveranderende inrichting 105, wordt tegen het reflecterend oppervlak 106 gereflecteerd, doorloopt een tweede maal de polarisatieveranderende inrichting 105 7 en treedt uit als p-gepolariseerde gereflecteerde referentiebundel 124. De p-gepolariseerde gereflecteerde referentiebundel 124 gaat verder naar de bundel-splitsingsinterface 104. De s-gepolariseerde gereflecteerde meetbundel 123 en de p-gepolariseerde gereflecteerde referentiebundel 124 die de bundelsplitsingskubus 5 103 verlaat, zijn in hoofdzaak collineair. De mengpolarisator 126 is aan een uitgangsvlak van de bundelsplitsingskubus 103 opgesteld waardoor de meet- en referentiebundels 123, 124 combineren en interfereren. Het optische vermogen in de gecombineerde referentie- en meetbundels 124, 123 wordt gedetecteerd en gemeten bij de detector 110. Omdat de meet- en referentiebundels 123, 124 10 verschillende frequenties hebben, reageert de uitgang van de detector 110 op een zwevingsfrequentie van het gecombineerde signaal en doorloopt hoge en lage niveau’s corresponderend met constructieve en destructieve interferentie van de meet- en referentiebundels 123, 124. De frequentie van het zwevingssignaal is gelijk aan het verschil in frequentie tussen de meet- en referentiebundels 123, 124 15 wanneer het diffractierooster 100 stationair is. Wanneer het diffractierooster 100 verplaatst, verschijnen aanvullende cycli bij de detector 110 en elk van deze aanvullende cycli, algemeen bekend als “fringe", wordt met N aangegeven. Onder verwijzing naar de richtingsassen x- en z-, wanneer het diffractierooster 100 over een afstand Δχ in de x-richting verplaatst en over een afstand Δζ in de z-richting 20 verplaatst, is het aantal bij de detector 110 geregistreerde fringes

[0019] N,= ψ + -^-|cot0| (2) 25

[0020] Omdat N, zowel van Δχ als Δζ afhangt, kan, wanneer het diffractierooster 100 beperkt is tot ofwel verplaatsen in alleen de x-richting of alleen in de z-richting, zijn verplaatsing uit vergelijking (2) worden afgeleid. Wanneer het diffractierooster 100 echter in zowel de x- als z-richtingen gelijktijdig kan 30 verplaatsen, kunnen de afzonderlijke waarden van Δχ en Δζ niet uit de enkele fringetelling N, worden bepaald. Een werkwijze voor het overwinnen van deze beperking voegt een tweede interferometersysteem toe voor een tweede fringemeting N2 en lost de twee vergelijkingen met twee onbekenden op.

[0021] Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm en verder met 35 verwijzing naar figuur 1 van de tekeningen, is het mogelijk om verplaatsing in twee dimensies te dicteren door het toevoegen van een tweede meetsysteem. Het tweede 8 meetsysteem is gelijk aan het eerste en omvat een tweede lichtbron 111, een tweede lichtbundel 112, een tweede polariserende bundelsplitsingskubus 113 met de bundelsplitsingsinterface 104, eerste en tweede polarisatieveranderende optische inrichtingen respectievelijk 105, 120, waarbij de eerste polarisatie-5 veranderende inrichting het reflecterende oppervlak 106, een mengpolarisator 126 en een tweede detector 119 heeft. De paden welke de s- en p-gepolariseerde componenten van de lichtbundel 112 doorlopen zijn identiek aan die zoals beschreven met betrekking tot de eerste interferometerkern 103. Voor deze twee interferometerkern 113 is de relatie tussen de fringetelling N2 en de verplaatsingen 10 ΔχβηΔζ

[0022] N2 = - |cot9| (3)

15 PP

[0023] Het gelijktijdig oplossen van de vergelijkingen (2) en (3) leidt tot de resultaten 20 [0024] Δχ = -|-(Ν1-N2) en Δζ =-^ (N, + N2)|tan θ| (4)

[0025] Het toevoegen van de tweede interferometerkern 113 maakt het dus mogelijk om gelijktijdig verplaatsingen in de x-richting en de z-richting te bepalen.

25 Omdat de x-richtingsmeting wordt berekend door een verschil in de twee fringe-tellingen te nemen, worden foutenbronnen die gemeenschappelijk voor beide fringetellingen zijn, opgeheven. Bij wijze van voorbeeld, een verandering in een brekingsindex van de lucht veroorzaakt gelijke fringetellingen in beide interferometers, welke worden afgetrokken bij het berekenen van de x-richtings-verplaatsing, 30 overeenkomstig vergelijking (4). Op dezelfde wijze produceert een verandering in de golflengte van de lichtbron een gemeenschappelijke modusfout, welke door het aftrekken wordt opgeheven.

[0026] Met specifieke verwijzing naar figuur 2 van de tekeningen, de leer van figuurl kan worden toegepast voor dubbele-doorloopwerking door aan het vlak 35 van de kubus tegenover het eerste polarisatieveranderende element 105 toevoegen van een retroreflector 201 en vervanging van de in figuur 1 van de tekeningen getoonde mengpolarisator 126. Een uitvoeringsvorm van een geschikte retroreflector 201 is geopenbaard in U.S. octrooi 6.736.518 van Belt, waarvan de inhoud hierin door verwijzing is opgenomen. Met voordeel verlaagt de dubbele- 9 doorlloopwerking de gevoeligheid voor helling van het diffractierooster 100. In de getoonde en beschreven uitvoeringsvorm genereert de lichtbron 101 een heterodyne-lichtbundel 102 met twee orthogonaal gepolariseerde lichtcomponenten. De meetbundel 107 omvat de door de lichtbron 101 afgegeven p-gepolariseerde 5 lichtcomponent 102. De meetbundel 107 doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104 en de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 en de uittredende meetbundel 121 raakt het diffractierooster 100 onder de Littrowhoek 109. De verstrooiing 122 van de uittredende meetbundel 121 doorloopt de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 waardoor de bundel 122 s-gepolariseerd wordt. De s-gepolariseerde 10 verstrooide meetbundel 123 reflecteert bij de bundelsplitsingsinterface 104, doorloopt de retroreflector 201, reflecteert opnieuw bij de bundelsplitsingsinterface 104 en doorloopt het tweede polarisatieveranderende element 120. Een tweede doorlopende uittredende meetbundel 223 valt onder de Littrowhoek 109 in op het diffractierooster 100. Een verstrooiing van de tweede doorlopende uittredende 15 bundel 223 is collineair met de invallende bundel en doorloopt de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 opnieuw om een tweede doorlopende p-gepolariseerde meetbundel 225 te worden. De tweede doorlopende p-gepolariseerde meetbundel 225 doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104 en de mengpolarisator 126 naar de detector 110.

20 [0027] De referentiebundel 108 omvat de door de lichtbron 101 afgegeven s-gepolariseerde lichtcomponent 102. De referentiebundel 108 wordt bij de bundelsplitsingsinterface 104 gereflecteerd en doorloopt de eerste polarisatieveranderende inrichting 105. De referentiebundel 108 reflecteert bij het reflecterende oppervlak 106 en doorloopt opnieuw de eerste polarisatie-25 veranderende inrichting 105 en wordt p-gepolariseerd. De p-gepolariseerde gereflecteerde referentiebundel 124 doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104, door de retroreflector 201 en via de bundelsplitsingsinterface 104 naar de eerste polarisatieveranderende inrichting 105. Na het doorlopen van de eerste polarisatieveranderende inrichting 105, reflecteert de bundel bij het reflecterend oppervlak 106 30 van de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 en doorloopt opnieuw de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 om s-gepolariseerd te worden. De s-gepolariseerde gereflecteerde referentiebundel 130 wordt bij de bundelsplitsingsinterface 104 gereflecteerd en wordt gecombineerd met de p-gepolariseerde meetbundel 225 bij de mengpolarisator 126 voor detectie en meting bij de detector 10 110. Zoals een deskundige zal begrijpen, kan een tweede systeem aan de uitvoeringsvorm van figuur 2 worden toegevoegd op een wijze gelijk aan die zoals getoond in figuur 1 van de tekeningen, om gelijktijdige verplaatsing in de x- en z-richtingen te detecteren.

5 [0028] Met specifieke verwijzing naar figuur 3 van de tekeningen, hier is een uitvoeringsvorm getoond overeenkomstig de onderhavige leer, ingericht voor gebruik met een homodyne enkele-frequentielichtbron. De werking is gelijk aan de, met betrekking tot figuur 2 van de tekeningen, geopenbaarde leer. In een homodyne uitvoeringsvorm is de afgegeven lichtbundel 102 een bundel 102 met een enkele 10 frequentie die lineair gepolariseerd is onder ongeveer 45 graden met de horizontaal, zodat het vermogen in de s-polarisatie en de p-polarisatie in hoofdzaak gelijk is. De p-gepolariseerde component is de meetbundel 107 en de s-gepolariseerde component is de referentiebundel 108. De meetbundel 107 en de referentiebundel 108 volgen hetzelfde pad in de interferometerkern 103, de retroreflector 201 en naar 15 en van het diffractierooster 100, zoals beschreven met betrekking tot figuur 2 van de tekeningen. Bijgevolg zijn de twee componenten voorzien van dezelfde referentiecijfers, zelfs hoewel de daadwerkelijke lichtbundel verschillende optische eigenschappen heeft, afhankelijk van een heterodyne of homodyne uitvoeringsvorm. Zowel figuur 2 als figuur 3 van de tekeningen illustreren een interferometerkern 103 20 en een meting die een meetbundel onder de Littrowhoek 109 naar het diffractierooster 100 richt. In de geïllustreerde uitvoeringsvorm van een homodyne-systeem overeenkomstig de onderhavige leer, combineren de meetbundel 225 en de referentiebundel 130, wanneer zij naar een detectiesysteem worden gericht. Het detectiesysteem omvat een niet-polariserend bundelsplitsings-orgaan 250 in een 25 pad van de uitgangsbundel 130, 225. Het niet-polariserende bundelsplitsingsorgaan 250 laat een deel van de uitgangsbundel 130, 225 door, terwijl de rest van de uitgangsbundels 130, 225 wordt gereflecteerd. De doorgelaten uitgangsbundels doorlopen een eerste uitgangsvertrager 255, welke in een specifieke uitvoeringsvorm een kwart-golfvertrager is. De vertrager is zodanig opgelijnd dat 30 deze een optische fase verschuiving tussen de p-gepolariseerde meetbundel 225 en de s-gepolariseerde meetbundel 130 introduceert. In een specifieke uitvoeringsvorm is deze optische faseverschuiving 90 graden. De uitgangsbundels doorlopen de mengpolarisator 257 voorafgaand aan het bereiken van de fotodetector 261. De gereflecteerde uitgangsbundels 130, 225 doorlopen de mengpolarisator 258 11 voorafgaand aan het bereiken van de fotodetector 262.

[0029] Met specifieke verwijzing naar figuur 4 van de tekeningen, hier is een verdere uitvoeringsvorm overeenkomstig de onderhavige leer getoond, waarin twee dubbele doorloopmetingen kunnen worden uitgevoerd met behulp van een 5 enkele interferometerkern 103. De uitvoeringsvorm van figuur 4 van de tekeningen verschaft op bruikbare wijze tweedimensionale metingen, maar omdat dezelfde interferometerkern 103 voor twee verschillende lichtbundels wordt gebruikt, wordt dit gedaan met een kleiner volume dan zoals getoond in de figuren 1 tot en met 3 van de tekeningen. In de uitvoeringsvorm van figuur 4, zijn eerste en tweede 10 reflecterende prisma’s 300, 301 in de interferometerkern 103 vervat. Zonder de reflecterende prisma’s 300, 301 verschaft de inrichting tweedimensionale verplaatsingsmetingen met meetbundels die divergeren wanneer ze de interferometerkern 103 verlaten. De reflecterende prisma’s 300, 301 reflecteren het licht dat de interferometerkern 103 verlaat, zoals getoond, waardoor de 15 meetbundels convergeren in plaats van divergeren, voorafgaand aan het treffen van het diffractierooster 100. De convergentie van de meetbundels reduceert het oppervlaktegebied op het diffractierooster 100 dat voor de meting nodig is. De in figuur 4 van de tekeningen geïllustreerde configuratie maakt gebruik van een enkele interferometerkern 103 voor twee lichtbronnen voor het op deze wijze reduceren van 20 het aantal gebruikte interferometerkernen om de verplaatsingsmeting uit te voeren. Bovendien beperkt de configuratie, zoals geïllustreerd in figuur 4 van de tekeningen, het pad dat het licht in lucht doorloopt, waardoor de verplaatsingsmeting minder gevoelig wordt voor lokale omgevingsveranderingen in de lucht. De polarisatieveranderende inrichtingen 105, 120 zijn tussen de eerste en tweede 25 prisma’s 300, 301 en het diffractierooster 100 opgesteld. De interferometerkern 103 omvat de bundelsplitsingsinterface 104 en de retroreflector 201. De prisma’s 300, 301 omvatten respectieve reflecterende oppervlakken 303, 304 om de divergerende lichtbundels, die de interferometerkern 103 verlaten, af te buigen en door de polarisatieveranderende inrichting 105 of 120 en naar het diffractierooster 100 naar 30 elkaar toe gericht, zodat zij convergeren en het diffractierooster 100 in een kleiner oppervlaktegebied raken. In een voorbeelduitvoeringsvorm zijn de reflecterende prisma’s 300, 301 monolithisch met de interferometerkern 103 en de retroreflector 201 waardoor met voordeel een compact samenstel wordt verschaft. Merk op dat de monolithische structuur van de reflecterende prisma’s 300, 301 de 12 interferometerkern 103 en de retroreflector 201 meer dan één met geschikt kleefmiddel, door elektrostatische krachten of beide aan elkaar gehechte componenten kan bevatten. In de getoonde specifieke uitvoeringsvorm, omvatten de eerste en tweede polarisatieveranderende inrichtingen 105, 120 elk twee kwartiele 5 delen van de combinatie van halve-golfvertrager 125 en Faradayrotator 127. De resterende kwartiele delen van de eerste en tweede polarisatieveranderende inrichtingen 105, 120 omvatten een reflecterend oppervlak 106, waarvan een configuratie duidelijk is uit de navolgende beschrijving van het door betreffende meet- en referentiebundels gevolgde pad. Met voordeel vereist de uitvoeringsvorm 10 met dubbele bron slechts een enkele bundelsplitsingsinterface 104, waardoor de interferometerkern 103 kleiner, lichter en beter thermisch stabiel wordt gemaakt dan met een dubbel bundelsplitsingsorgaan.

[0030] Met specifieke verwijzing naar de figuren 4, 5 en 6 van de tekeningen, hier is een representatie getoond van een pad dat een eerste 15 meetbundel 107 doorloopt. In de figuren 5 en 6 van de tekeningen representeren met donkere lijnen getoonde randen de zichtbare randen van de in figuur 4 van de tekeningen getoonde interferometerkern 103. De eerste meetbundel 107 gaat de interferometerkern 103 binnen als de s-gepolariseerde component van de lichtbundel 102 en valt in op een eerste invallend kwadrant 106 van een 20 toegangsvlak 307 van de interferometerkern 103. De eerste meetbundel 107 reflecteert bij de bundelsplitsingsinterface 104, gaat het eerste prisma 300 binnen, reflecteert op het reflecterend oppervlak 303 van het eerste prisma 300 en doorloopt de eerste polarisatieveranderende inrichting 105, in een eerste transparant kwadrant 308 van de eerste polarisatieveranderende inrichting 105. In een 25 specifieke uitvoeringsvorm omvat het eerste transparante kwadrant 308 een combinatie van een halve-golfvertrager 125 en een Faradayrotator 127. Hoewel niet getoond, kan tussen de Faradayrotator 127 en het diffractierooster 100 een polarisator worden geplaatst. De uittredende eerste meetbundel 121 is onder de Littrowhoek 109 naar het diffractierooster 100 gericht. De verstrooiing 122 van de 30 uittredende eerste meetbundel 121 is collineair met de invallende uittredende meetbundel 121. De verstrooide eerste meetbundel 122 doorloopt de polarisatieveranderende inrichting 105 opnieuw in het eerste transparante kwadrant 308 van de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 en reflecteert op het reflecterend oppervlak 303 van het eerste prisma 100. Het doorlopen van de 13 verstrooide eerste meetbundel 122 van de eerste polarisatieveranderende inrichting 105, verandert de polarisatie naar p-polarisatie. De p-gepolariseerde verstrooide eerste meetbundel 123 doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104, doorloopt de retroreflector 201, doorloopt opnieuw de bundelsplitsingsinterface 104 en reflecteert 5 in het eerste prisma 300 tegen het reflecterende oppervlak 303 van het eerste prisma 300 en naar de polarisatieveranderende inrichting 105. De p-gepolariseerde verstrooide eerste meetbundel 123 doorloopt de eerste polarisatie-veranderende inrichting 105 op een tweede transparant kwadrant 309 van de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 en wordt een tweede doorloop van de eerste 10 meetbundel 305. De tweede doorloop van de eerste meetbundel 305 raakt het diffractierooster 100 onder de Littrowhoek 109 en wordt verstrooid. De verstrooide tweede doorloop van de eerste meetbundel 304 is collineair met de invallende tweede doorloop van de eerste meetbundel 305 en doorloopt opnieuw de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 en wordt bij het tweede transparante 15 kwadrant 309 s-gepolariseerd. Een s-gepolariseerde tweede doorloop van de eerste meetbundel 310 reflecteert bij het reflecterende oppervlak 303 van het eerste prisma 300 en in de interferometerkern 103. Bij het opnieuw treffen van de bundelsplitsingsinterface 104 met de s-gepolariseerde tweede doorloop van de eerste meetbundel 310, wordt de s-gepolariseerde tweede doorloop van de eerste 20 meetbundel 310 bij de bundelsplitsingsinterface 104 gereflecteerd en verlaat de interferometerkern 103 bij het eerste uitgangskwadrant 302 van het toegangsvlak 307 en door de mengpolarisator 126.

[0031] Onder verwijzing naar de figuren 5, 7 en 8 van de tekeningen, hier is een representatie getoond van een pad dat de referentiebundel 108 in een 25 uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de onderhavige leer doorloopt. De in figuur 8 van de tekeningen met een donkere lijn getoonde rand representeert de zichtbare rand van de polarisatieveranderende inrichting 120, zoals getoond in figuur 4 van de tekeningen. De eerste referentiebundel 108 gaat de interferometerkern 103 binnen als de p-gepolariseerde component van de eerste 30 lichtbundel 102 bij het eerste invallende kwadrant 306 van het toegangsvlak 307. De referentiebundel doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104, naar het tweede prisma 301, reflecteert tegen het reflecterend oppervlak 304 van het tweede prisma 301 en doorloopt de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 bij het eerste reflecterende kwadrant 312. Omdat het deel van de tweede polarisatieveranderende 14 inrichting 120, waarop de referentiebundel 108 treft, een reflecterend oppervlak heeft, doorloopt de referentiebundel 108 direct de tweede polarisatie-veranderende inrichting 120 waardoor de referentiebundel opnieuw in s-polarisatie verandert. De s-gepolariseerde referentiebundel 130 reflecteert tegen het reflecterend oppervlak 5 304 van het tweede prisma 301, reflecteert bij de bundelsplitsingsinterface 104, doorloopt de retroreflector 201 en reflecteert opnieuw bij de bundelsplitsingsinterface 104. De s-gepolariseerde referentiebundel 130 gaat het tweede prisma 301 binnen, reflecteert tegen het reflecterende oppervlak 304 van het tweede prisma 301 en is naar een tweede reflecterend kwadrant 313 van de tweede 10 polarisatieveranderende inrichting 120 gericht. De s-gepolariseerde referentiebundel 130 reflecteert, doorloopt de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 opnieuw in het tweede reflecterende kwadrant 313 voor het op deze wijze veranderen van de polarisatie van de s-gepolariseerde referentiebundel 130 naar p-gepolariseerd licht. De p-gepolariseerde referentiebundel 131 gaat het tweede 15 prisma 301 binnen, reflecteert tegen het reflecterend oppervlak 304 van het tweede prisma 301 en doorloopt de interferometerkern 103 en door de bundelsplitsingsinterface 104 en treedt uit bij het eerste uitgangskwadrant 302 van het toegangsvlak 307. De s-gepolariseerde eerste meetbundel 310 en de p-gepolariseerde eerste referentiebundel 131 combineren en verlaten de 20 interferometerkern 103 op hetzelfde kwadrant van het toegangsvlak 307 via de mengpolarisator 126 voor detectie en meting.

[0032] Met specifieke verwijzing naar de figuren 5, 8 en 9 van de tekeningen, hier is een representatie getoond van een pad dat een tweede meetbundel 315 door een interferometerkern 103 overeenkomstig de onderhavige 25 leer loopt. De tweede meetbundel 315, omvattende de p-gepolariseerde component van een tweede lichtbundel 314, gaat de interferometerkern 103 bij een tweede invallend kwadrant 316 van het toegangsvlak 307 binnen. De tweede meetbundel 315 doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104, reflecteert op het reflecterende oppervlak 304 van het tweede prisma 300 en doorloopt de tweede polarisatie-30 veranderende inrichting 120 bij een eerste transparant kwadrant 317. De bundel die vanaf de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 uittreedt is een tweede uittredende meetbundel 311 en is onder de Littrowhoek 109 naar het diffractierooster 100 gericht. Een verstrooide tweede uittredende meetbundel 132 is collineair met de invallende uittredende tweede meetbundel 311 en doorloopt 15 opnieuw de polarisatieveranderende inrichting 120 in het eerste transparante kwadrant 217 en wordt s-gepolariseerd vóór het binnengaan van het tweede prisma 301. De s-gepolariseerde tweede meetbundel 133 reflecteert tegen het reflecterend oppervlak 304 van het tweede prisma 301, reflecteert bij de bundelsplitsings-5 interface 104, doorloopt de retroreflector 201, reflecteert opnieuw bij de bundel-splitsingsinterface 104, reflecteert tegen het reflecterend oppervlak 304 van het tweede prisma 301 en doorloopt de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 op een tweede transparant kwadrant 318 van de tweede polarisatieveranderende inrichting 120. De bundel treedt uit als een tweede doorloop van de tweede 10 meetbundel 319 en is onder de Littrowhoek naar het diffractierooster 100 gericht. Een verstrooide tweede doorloop van de tweede meetbundel 320 is collineair met de invallende bundel, doorloopt de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 en wordt p-gepolariseerd. De p-gepolariseerde tweede doorloop van de tweede meetbundel 332 reflecteert tegen het reflecterend oppervlak 304 van het tweede 15 prisma 301, doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104 en verlaat de interferometer-kern 103 op een tweede uitgangskwadrant 321 van het toegangsvlak 307.

[0033] Onder verwijzing naar de figuren 5, 6 en 10 van de tekeningen, hier is een representatie getoond van een pad dat een tweede referentiebundel 322 doorloopt. De tweede referentiebundel 322 gaat de interferometerkern 103 binnen 20 als de s-gepolariseerde component van de tweede lichtbundel 314 op het tweede invallende kwadrant 316 van het toegangsvlak 307. De tweede referentiebundel 322 reflecteert bij de bundelsplitsingsinterface 104, reflecteert tegen het reflecterend oppervlak 303 van het eerste prisma 300 en doorloopt de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 op een eerste reflecterend kwadrant 323. Omdat het 25 deel van het eerste polarisatieveranderende element 105, waarop de tweede referentiebundel 322 treft, een reflecterend oppervlak heeft, doorloopt de tweede referentiebundel 322 direct de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 waardoor de polarisatie van de bundel 322 opnieuw in p-polarisatie wordt veranderd. De p-gepolariseerde referentiebundel 333 doorloopt de bundelsplitsingsinterface 30 104, loopt door retroreflector 201 en doorloopt opnieuw de bundelsplitsingsinterface 104, reflecteert tegen het reflecterende oppervlak 303 van het eerste prisma 300 en doorloopt de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 tegen een tweede reflecterend kwadrant 324 van de eerste polarisatieveranderende inrichting 105. De bundel reflecteert, doorloopt de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 voor 16 het hierdoor opnieuw veranderen van de polarisatie van de bundel in s-gepolariseerd licht. De s-gepolariseerde tweede referentiebundel 334 reflecteert op het reflecterende oppervlak 303 van het eerste prisma 300, reflecteert bij de bundelsplitsingsinterface 104 en treedt uit op het tweede uitgangskwadrant 321 van 5 het toegangsvlak 307. De p-gepolariseerde verstrooide tweede doorloop van de tweede meetbundel 332 en de tweede referentiebundel 334 combineren via de mengpolarisator 126 en verlaten de interferometerkern 103 op hetzelfde kwadrant van het toegangsvlak 307 voor detectie en meting.

[0034] Met specifieke verwijzing naar de figuren 11 en 12 van de 10 tekeningen, hier is een verdere uitvoeringsvorm overeenkomstig de onderhavige leer getoond waarin verplaatsing in de x-richting wordt gemeten en de meting ongevoelig is voor verplaatsing in de z-richting. De interferometerkern 103 en de paden van de lichtbundels zijn gelijk aan die zoals getoond in de figuren 4 tot en met 10 van de tekeningen. In de uitvoeringsvorm van de figuren 11 en 12 is het 15 reflecterend oppervlak 106 verwijderd waardoor alle componenten van de lichtbundels het diffractierooster 100 kunnen bereiken. In deze uitvoeringsvorm wordt de lichtbundel 102 bij de bundelsplitsingsinterface 104 gesplitst in de meetbundel 107 en een bijbehorende meetbundel 325. Elke bundel 107, 325 volgt een pad door de interferometerkern 103 en naar en van het diffractierooster. De 20 eerste meetbundel 107 is de s-gepolariseerde component van de lichtbundel 102 en volgt hetzelfde pad als dat zoals geopenbaard in figuur 7 van de tekeningen. De begeleidende meetbundel 325 is de p-gepolariseerde component van de lichtbundel 102. De begeleidende meetbundel 325 doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104 , reflecteert tegen het reflecterend oppervlak 304 van het tweede prisma 301 en 25 doorloopt de tweede polarisatieveranderende inrichting 120. Een uittredende begeleidende meetbundel 326 valt onder de Littrowhoek 109 in op het diffractierooster 100. Een verstrooiing 327 van de uittredende begeleidende meetbundel 326 is collineair met de invallende bundel en doorloopt de polarisatieveranderende inrichting 120 waardoor de polarisatie van de bundel in s-30 polarisatie wordt veranderd. Een s-gepolariseerde begeleidende meetbundel 328 reflecteert tegen het reflecterend oppervlak 304 van het tweede prisma 301 en in de interferometerkern 103. De s-gepolariseerde begeleidende meetbundel 328 reflecteert bij de bundelsplitsingsinterface 104, doorloopt de retroreflector 201, reflecteert bij de bundelsplitsingsinterface 104, reflecteert op het reflecterende 17 oppervlak 304 van het tweede prisma 301 en doorloopt de polarisatieveranderende inrichting 120. Een in de tweede doorloop uittredende begeleidende meetbundel 329 valt onder de Littrowhoek 109 in op het diffractierooster 100. Een verstrooiing 330 van de in de tweede doorloop uittredende begeleidende meetbundel 329 is collineair 5 met de invallende bundel en doorloopt opnieuw de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 waardoor de bundel opnieuw in p-polarisatie verandert. Een p-gepolariseerde begeleidende meetbundel 331 doorloopt de bundelsplitsings-interface 104 en de mengpolarisator 126. De s-gepolariseerde eerste meetbundel 310 en de p-gepolariseerde begeleidende meetbundel 331 combineren en 10 interfereren wanneer zij de mengpolarisator 126 naar de detector (niet getoond) doorlopen. De interferentie van de twee signalen genereert fringes die indicatief zijn voor verplaatsing van het diffractierooster 100 in slechts één richting en die ongevoelig zijn voor verplaatsing van het diffractierooster 100 in de andere twee richtingen. Verplaatsing van het diffractierooster 100 met behulp van de 15 geïllustreerde dubbele-doorloopuitvoeringsvorm kan worden berekend als:

[0035] Δχ = ^ (5) 20

[0036] Zoals een deskundige zal begrijpen, is deze uitvoeringsvorm ook geschikt voor homodyne of heterodyne werking. Zoals een deskundige ook zal begrijpen, zijn soortgelijke maar verschillende berekeningen van toepassing op de verplaatsingsmeting in de enkele-doorloopuitvoeringsvormen en meer dan dubbele- 25 doorloopuitvoeringsvormen.

[0037] Met specifieke verwijzing naar de figuren 13 tot en met 18, hier is een verdere uitvoeringsvorm getoond van een interferometer overeenkomstig de onderhavige leer. De in de figuren 13 tot en met 18 getoonde specifieke uitvoeringsvorm omvat een ingangsplitsingsoptiek 360, omvattende een niet-polariserend 30 ingangsbundelsplitsingsorgaan 361 en een ingangsprisma 362. In een specifieke uitvoeringsvorm, is een ingangslichtbundel 363 een heterodyne bundel. Eén of meer alternatieve uitvoeringsvormen kunnen echter geschikt gebruikmaken van een homodyne bron. De niet-polariserende bundelsplitsingskubus 361 laat ongeveer de helft van het licht door en reflecteert de andere helft. De helft die door het bundel-35 splitsingsorgaan wordt doorgelaten, wordt tegen het reflecterend oppervlak van het ingangsprisma 362 gereflecteerd. Het resultaat zijn eerste en tweede ingangslicht- 18 bundels respectievelijk 364, 375. De eerste en tweede lichtbundels 364, 365 hebben ongeveer een gelijk vermogen en gaan de interferometerkern 103 evenwijdig en in de ruimte ten opzichte van elkaar verschoven binnen.

[0038] Met specifieke verwijzing naar figuur 13 van de tekeningen, hierin 5 zijn paden van eerste meet- en referentiebundels beschreven. De p-gepolariseerde component van de eerste ingangsbundel 364 gaat de interferometerkern 103 binnen, doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104 en in het eerste prisma 300. In de uitvoeringsvorm van figuur 13, hebben de eerste en tweede prisma’s 300, 301 elk twee reflecterende oppervlakken 303, 304, loodrecht ten opzichte van elkaar. De p-10 gepolariseerde component van de eerste ingangslichtbundel 364 reflecteert tweemaal tegen de twee reflecterende oppervlakken 303 en doorloopt de eerste polarisatieveranderende inrichting 105. Een eerste uittredende meetbundel 366 valt onder de Littrowhoek 109 in op het diffractierooster 100. Een verstrooiing 359 van de eerste uittredende bundel 366 is collineair met de eerste uittredende bundel 366 15 en doorloopt de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 en wordt opnieuw s-gepolariseerd. Een s-gepolariseerde eerste meetbundel 367 reflecteert tweemaal in het eerste prisma 300. De s-gepolariseerde eerste meetbundel 367 reflecteert bij de bundelsplitsingsinterface 104, doorloopt de retroreflector 201, opnieuw bij de bundelsplitsingsinterface 104 en gaat het eerste prisma 300 binnen. De s-20 gepolariseerde eerste meetbundel 366 reflecteert tweemaal op de reflecterende oppervlakken 303 van het eerste prisma 300 en door de eerste polarisatieveranderende inrichting 105. Een uittredende tweede doorloop van de eerste meetbundel 368 valt onder de Littrowhoek 109 op het diffractierooster 100 in en een collineaire verstrooiing 369 van de uittredende tweede doorloop van de eerste 25 meetbundel 368 doorloopt de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 en wordt opnieuw p-gepolariseerd. De p-gepolariseerde eerste meetbundel 370 reflecteert tegen de twee reflecterende oppervlakken 303 van het eerste prisma 300 en doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104. Met specifieke verwijzing naar figuur 18, de p-gepolariseerde eerste meetbundel 370 verlaat de interferometerkern 103 via 30 een uitgangsprisma 371. De p-gepolariseerde eerste ingangsbundel 370 reflecteert tegen het uitgangsreflectieoppervlak 372 en verlaat het uitgangsprisma 371 via de mengpolarisator 126.

[0039] Met specifieke verwijzing naar figuur 13, de s-gepolariseerde component van de eerste ingangsbundel 373 reflecteert bij de bundelsplitsings- 19 interface 104 en reflecteert tweemaal tegen reflecterende oppervlakken 304 van het tweede prisma 301. De s-gepolariseerde component van de eerste ingangsbundel 373 doorloopt de tweede polarisatieveranderende inrichting 120, reflecteert tegen het eerste reflecterende kwadrant 312 van de tweede polarisatieveranderende 5 inrichting 120 en doorloopt de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 opnieuw voor het veranderen van de bundel in een p-gepolariseerde eerste referentiebundel 375. De p-gepolariseerde eerste referentiebundel 375 reflecteert tweemaal tegen de reflecterende oppervlakken 304 van het tweede prisma 301, doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104, door de retroreflector 201, door de 10 bundelsplitsingsinterface 104 en reflecteert tegen de reflecterende oppervlakken 304 van het tweede prisma 301. De p-gepolariseerde eerste referentiebundel 375 doorloopt de tweede polarisatie-inrichting 120 bij het tweede reflecterende kwadrant 313 van de tweede polarisatieveranderende inrichting 120, reflecteert en doorloopt de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 voor het opnieuw veranderen van 15 de bundel in een s-gepolariseerde eerste referentiebundel 377. De figuren 16 en 17 van de tekeningen representeren een configuratie van de eerste en tweede polarisatieveranderende inrichtingen 105, 120 waar de donkere lijnen randen van de inrichting 105, 120 representeren die zichtbaar zijn uit de, in de figuren 13 en 14 van de tekeningen getoonde aanzichten. De s-gepolariseerde eerste referentiebundel 20 377 reflecteert tweemaal tegen de reflecterende oppervlakken 304 van het tweede prisma 301, reflecteert bij de bundelsplitsingsinterface 104 en verlaat de interferometerkern 103 en gaat in het uitgangsprisma 371. De s-gepolariseerde referentiebundel 377 reflecteert bij het uitgangsreflectieoppervlak 372 en verlaat het uitgangsprisma 371 via de mengpolarisator 126 om te combineren met de p-25 gepolariseerde eerste meetbundel 370.

[0040] Met specifieke verwijzing naar figuur 14 van de tekeningen, hierin zijn paden van de tweede meet- en referentiebundel beschreven waarin de tweede ingangslichtbundel 365 het niet-polariserende bundelsplitsingsorgaan doorloopt en tegen het ingangsprisma 362 reflecteert, voorafgaand aan het binnentreden van de 30 interferometerkern 103. De p-gepolariseerde component van de tweede ingangslichtbundel 378 is de tweede referentiebundel en deze doorloopt de polariserende bundelsplitsingsinterface 104, reflecteert tegen reflecterende vlakken 303 van het eerste prisma 300 en doorloopt de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 op het eerste reflecterend kwadrant. De bundel reflecteert, doorloopt 20 de eerste polarisatieveranderende inrichting 105, reflecteert, doorloopt opnieuw de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 voor het veranderen van de bundel in een s-polarisatie. De s-gepolariseerde tweede referentiebundel 379 reflecteert op de beide oppervlakken 303 van het eerste prisma 300, reflecteert bij de bundel-5 splitsingsinterface 104, doorloopt de retroreflector 201, reflecteert opnieuw bij de bundelsplitsingsinterface 104, reflecteert tweemaal tegen de beide oppervlakken 303 van het eerste prisma 300 en doorloopt de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 bij een tweede reflecterend kwadrant 324. De bundel reflecteert, doorloopt de eerste polarisatieveranderende inrichting 105 voor het opnieuw 10 veranderen van de polarisatie in een p-polarisatie. De p-gepolariseerde tweede referentiebundel 380 reflecteert tegen de beide oppervlakken 303 van het eerste prisma 300, doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104 en in het uitgangsprisma 371. De p-gepolariseerde tweede referentiebundel 380 reflecteert tegen het uitgangsreflectieoppervlak 372 en doorloopt de mengpolarisator 126.

15 [0041] Met specifieke verwijzing naar figuur 14, de s-gepolariseerde component van de tweede ingangslichtbundel 365 is de tweede meetbundel 381. De tweede meetbundel 381 reflecteert bij de bundelsplitsingsinterface 104, reflecteert tweemaal tegen de oppervlakken 304 van het tweede prisma 301 en doorloopt de tweede polarisatieveranderende inrichting 120, op het eerste transparante kwadrant 20 317. De uittredende tweede meetbundel 382 valt onder de Littrowhoek 109 op het diffractierooster 100 in en de collineaire reflectie 383 van de uittredende tweede meetbundel 382 doorloopt opnieuw de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 op het eerste transparante kwadrant 317 voor het veranderen van de bundelpolarisatie in p-polarisatie. De p-gepolariseerde tweede meetbundel 384 25 reflecteert tweemaal tegen de oppervlakken 304 van het tweede prisma 301, doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104, doorloopt de retroreflector 201, doorloopt de bundelsplitsingsinterface 104 opnieuw, reflecteert tweemaal tegen de oppervlakken 304 van het tweede prisma 301 in zijn tweede doorloop en doorloopt de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 op het tweede transparante 30 kwadrant 318. Een tweede uittredende tweede meetbundel 387 valt onder Littrowhoek 109 op het diffractierooster 100 in en een collineaire reflectie 385 van de tweede uittredende tweede meetbundel 387 doorloopt de tweede polarisatieveranderende inrichting 120 en wordt opnieuw s-gepolariseerd. De s-gepolariseerde tweede meetbundel 386 reflecteert tegen de beide oppervlakken 304 21 van het tweede prisma 301 en reflecteert opnieuw bij de bundelsplitsingsinterface 104. De s-gepolariseerde tweede meetbundel 386 verlaat de interferometerkern 103 en gaat het uitgangsprisma 371 binnen, reflecteert tegen het uitgangsreferentievlak 372 en combineert met de p-gepolariseerde tweede referentiebundel 380 bij de 5 mengpolarisator 126.

[0042] Met specifieke verwijzing naar figuur 19 van de tekeningen, hierin is een uitvoeringsvorm getoond van een applicatie van een interferometriesysteem volgens de onderhavige leer. Figuur 19 van de tekeningen illustreert een bovenaanzicht van een groefzijde van het diffractierooster 100 en twee aanzichten die een 10 positie van interferometers tonen met betrekking tot het diffractierooster 100. Het diffractierooster 100 kan aan een precisietrap worden bevestigd, zoals gebruikt als deel van een machinegereedschap of een halfgeleider-chiplithografiesysteem of kan deel uitmaken van elk ander systeem dat precisieverplaatsingsmetingen gebruikt. Omwille van de onderhavige beschrijving is ten opzichte van het diffractierooster 15 100 een coördinatiesysteem gedefinieerd. Het diffractierooster 100 ligt in een vlak gedefinieerd door een x-richting 353 en een y-richting 355. Een y-richting 354 is loodrecht op het vlak van het diffractierooster 100. Drie aanvullende coördinaten Rx 356, Ry 357 en Rz 358 zijn gedefinieerd voor het beschrijven van rotatie van het diffractierooster rond de x-as 353, de y-as 355 en respectievelijk de z-as 354. In een 20 systeem dat gebruikmaakt van de in de figuren 13 tot en met 18 van de tekeningen getoonde interferometeruitvoeringsvorm, meet elke interferometer 350, 351 en 352 twee gescheiden dimensies. De eerste 350, tweede 351 en derde 352 interferometers zijn geplaatst op locaties op het diffractierooster 100. De eerste en tweede interferometers 350, 351 meten verplaatsingen in de x- en z-richtingen en de 25 derde interferometer 252 meet verplaatsingen in de y- en z-richtingen. Uit de verplaatsingsmetingen is het mogelijk om rotatieverplaatsing rond elk van de assen verder te berekenen. In een specifieke uitvoeringsvorm wordt verplaatsing in de x-richting 353 berekend uit een gemiddelde van de verplaatsingsmetingen van de eerste en tweede interferometers 350, 351 in de x-richting. Verplaatsing in de y-30 richting 355 wordt berekend uit de verplaatsingsmeting bij de derde interferometer 352. Verplaatsing in de z-richting 354 wordt berekend uit een gemiddelde van de verplaatsingsmetingen van de eerste en tweede interferometers 350, 351 in de z-richting. Rotatie rond de x-as, Rx 356, kan uit een verschil in de z-richtingsmetingen worden berekend. Rotatie rond de y-as, Ry 357, kan uit een verschil tussen de 22 verplaatsing in de z-richting van de derde interferometer en een gemiddelde van de verplaatsing in de z-richting van de eerste en tweede interferometers 350, 351 worden berekend. Rotatie rond de z-as, Rz 358, kan worden berekend uit een verschil tussen de verplaatsingen van de eerste en tweede interferometers 350, 351 5 in de x-richting.

[0043] Alternatieve uitvoeringsvormen omvatten een systeem met meer dan drie interferometers. De aanvullende interferometers kunnen worden gebruikt omwille van redundantie en zelf-consistentiecontrole voor het verschaffen van een grotere betrouwbaarheid in de uitgevoerde metingen. Minder interferometers zijn 10 ook mogelijk wanneer verplaatsing langs één of meer van de richtingen niet van belang is. In een specifieke uitvoeringsvorm is het diffractierooster ongeveer 500 mm bij 500 mm. Als alternatief kunnen twee of meer gescheiden diffractieroosters worden gebruikt, waarbij elk diffractierooster apart wordt belicht. Wanneer afzonderlijke vertragers worden gebruikt, is het niet noodzakelijk dat zij in hetzelfde 15 vlak liggen of een relatieve oriëntatie hebben. Verondersteld dat een processor die de metingen ontvangt a-priori kennis heeft van de verschillende oriëntaties, kunnen geschikte metingen worden berekend door rekening te houden met de specifieke systeem-configuratie en diffractieroosteroriëntaties. In een specifieke uitvoeringsvorm heeft het diffractierooster 100 een groep van groeven in een eerste 20 oriëntatie en een verdere groep van groeven in een tweede oriëntatie. De eerste en tweede oriëntaties kunnen in hoofdzaak loodrecht ten opzichte van elkaar of onder een andere relatieve hoek liggen. De steek van de groeven in de eerste en tweede oriëntaties hoeft niet hetzelfde te zijn en het diffractierooster kan groeven in slechts één eerste oriëntatie hebben. Omdat de interferometers overeenkomstig de 25 onderhavige leer afzonderlijk kunnen worden ingesteld, is het met voordeel mogelijk om de uitgevoerde meting met elke interferometer te optimaliseren en om meetfouten als gevolg van misoplijningen uit te kalibreren. Veel andere systeem-uitvoeringsvormen zullen voor een deskundige mogelijk zijn, voordeel trekkend uit de onderhavige leer.

30 [0044] Bepaalde uitvoeringsvormen overeenkomstig de onderhavige leer zijn hierin, omwille van illustratie, beschreven. Andere niet-specifiek genoemde uitvoeringsvormen zullen voor een deskundige denkbaar zijn met het voordeel van de onderhavige leer, zelfs hoewel ze niet specifiek zijn beschreven en worden beschouwd binnen de omvang van de bijgesloten conclusies te liggen. De 23 geometrieën van de prisma’s en bijbehorende uitgangsvlakken kunnen bijvoorbeeld worden gevarieerd overeenkomstig de specifieke Littrow-hoekeisen. Met voordeel is het mogelijk om een consistente geometrie voor de interferometerkern in stand te houden terwijl verschillende diffractieroosterparameters aanpasbaar zijn. In de 5 geopenbaarde uitvoeringsvorm is het verloop van de meet- en referentiebundels door eerste en tweede polarisatieveranderende inrichtingen 105, 120 beschreven, onder verwijzing naar transparante en reflecterende kwadranten. De onderhavige leer kan worden uitgebreid naar meer dan twee lichtbundels, waarin de eerste en tweede polarisatieveranderende inrichtingen functioneel zijn gedefinieerd in termen 10 van aanvullende transparante en reflecterende situaties. Bijgevolg worden uitvoeringsvormen en illustraties hierin geacht illustratief te zijn en de omvang van de onderhavige uitvinding is alleen tot de bijgesloten conclusies beperkt.

1033095

Claims (52)

1. Inrichting voor het meten van verplaatsing omvattende: een lichtbundel gericht naar een interferometerkern, ingericht voor 5 het splitsen van de lichtbundel in eerste en tweede componentbundels, waarin de eerste componentbundel bij benadering onder een Littrowhoek naar een diffractierooster is gericht en door de interferometerkern wordt ontvangen en met de tweede componentbundel combineert, waarbij de gecombineerde eerste en tweede componentbundels gericht zijn naar een detector ingericht voor het meten van de 10 gecombineerde eerste en tweede componentbundels om verplaatsing van het diffractierooster te bepalen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de eerste componentbundel een meetbundel is en de tweede componentbundel een referentiebundel is.

3. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de eerste componentbundel 15 een meetbundel is en de tweede componentbundel een begeleidende meetbundel is.

4. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de lichtbundel in eerste en tweede bundels is gesplitst en waarin verder de eerste lichtbundel meet- en referentiecomponenten omvat en de tweede lichtbundel meet- en referentie- 20 componenten omvat.

5. Inrichting volgens conclusie 1, waarin een lichtbron met twee frequenties de lichtbundel afgeeft.

6. Inrichting volgens conclusie 5, waarin de lichtbundel twee orthogonaal gepolariseerde lichtbundels omvat.

7. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de lichtbundel een lichtbron met enkele frequentie omvat.

8. Inrichting volgens conclusie 1 en verder omvattende een retroreflector ingericht voor het verschaffen van een dubbele-doorloopmeetbundel-looppad.

9. Inrichting volgens conclusie 8, waarin de retroreflector is ingericht voor het verschaffen van een dubbele-doorloopreferentiebundellooppad.

10. Inrichting volgens conclusie 9, waarin het meetbundellooppad en het referentiebundellooppad binnen de interferometerkern in hoofdzaak gelijk zijn.

11. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de lichtbundel een eerste 1033095 lichtbundel is en verder een op de interferometerkern invallende tweede lichtbundel omvat.

12. Inrichting volgens conclusie 11, waarin de tweede lichtbundel is afgeleid van een lichtbron met dubbele frequentie met orthogonaal gepolariseerde 5 lichtbundels.

13. Inrichting volgens conclusie 12, waarin de eerste en tweede lichtbundels respectievelijk in eerste en tweede meetbundels zijn gesplitst en respectievelijk eerste en tweede referentiebundels, en waarin de interferometer verder herrichtingsoptiek omvat voor het onder bij benadering de Littrowhoek op het 10 diffractierooster convergeren van de eerste en tweede meetbundels.

14. Inrichting volgens conclusie 13, waarin de bundelsplitsings- en herrichtingsoptiek monolithisch met de interferometerkern zijn.

15. Inrichting volgens conclusie 11 en verder omvattende een retro-reflector ingericht voor het verschaffen van een eerste dubbel-doorloopmeetbundel- 15 looppad en een tweede dubbele-doorloopmeetbundellooppad.

16. Inrichting volgens conclusie 15, waarin de retroreflector is ingericht voor het verschaffen van een eerste dubbele-doorloopreferentiebundellooppad en een tweede dubbele-doorloopreferentiebundellooppad.

17. Inrichting volgens conclusie 16, waarin het eerste dubbele- 20 doorloopmeetbundellooppad en het eerste dubbele-doorloopreferentiebundel- looppad in de interferometerkern in hoofdzaak gelijk zijn.

18. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de interferometerkern verder ten minste één polarisatieveranderende inrichting omvat, waarin een eerste deel van de polarisatieveranderende inrichting een reflecterend oppervlak heeft en een 25 tweede deel van de polarisatieveranderende inrichting een transparant oppervlak heeft.

19. Inrichting volgens conclusie 18, waarin de polarisatieveranderende inrichting een kwart-golfplaat omvat.

20. Inrichting volgens conclusie 18, waarin de polarisatieveranderende 30 inrichting een combinatie van een halve-golfvertrager en een Faradayrotator omvat.

21. Inrichting volgens conclusie 20, waarin de polarisatieveranderende inrichting verder een tussen de Faradayrotator en het diffractierooster geplaatste polarisator omvat.

22. Inrichting volgens conclusie 18, waarin het deel van de polarisatieveranderende inrichting met het reflecterende oppervlak twee diagonaal geplaatste kwadranten omvat met een reflecterend oppervlak en het transparante oppervlak twee diagonaal daarin geplaatste transparante kwadranten omvat.

23. Werkwijze voor het meten van verplaatsing van een diffractie- 5 rooster, welke werkwijze omvat het: splitsen van een lichtbundel in eerste en tweede component- lichtbundels, richten van de eerste componentlichtbundel op het diffractierooster onder bij benadering een Littrowhoek, 10 ontvangen van verstrooiing van de eerste componentlichtbundel, combineren van de verstrooiing van de eerste componentlichtbundel met de tweede componentlichtbundel, en meten van de gecombineerde eerste en tweede component-lichtbundels voor het bepalen van verplaatsing van het diffractierooster.

24. Werkwijze volgens conclusie 23, waarin de eerste component lichtbundel een meetbundel is en de tweede componentlichtbundel een referentiebundel is.

25. Werkwijze volgens conclusie 23, waarin de eerste component-bundel een meetbundel is en de tweede componentbundel een begeleidende 20 meetbundel is.

26. Werkwijze volgens conclusie 25 en verder omvattende het onder bij benadering de Littrowhoek op het diffractierooster richten van de begeleidende meetbundel en ontvangen van verstrooiing van de begeleidende bundel.

27. Werkwijze volgens conclusie 23, waarin de stap van het splitsen het 25 splitsen van de lichtbundel overeenkomstig een polarisatiestoestand omvat.

28. Werkwijze volgens conclusie 23, waarin de lichtbundel een eerste lichtbundel omvat en de werkwijze verder het splitsen van een tweede lichtbundel in eerste en tweede componentlichtbundels omvat, het richten van de eerste component van de eerste lichtbundel bij benadering onder de Littrowhoek op het 30 diffractierooster en het richten van de eerste component van de tweede lichtbundel bij benadering onder de Littrowhoek op het diffractierooster in een richting tegengesteld aan de hoeken van de eerste component van de eerste lichtbundel.

29. Werkwijze volgens conclusie 28 en verder omvattende het splitsen van de lichtbundel in eerste en tweede bundels, waarin de stap van het splitsen van een lichtbundel de eerste bundel in eerste en tweede componentbundels splitst en verder het splitsen van de tweede bundel in eerste en tweede componentbundels omvat.

30. Werkwijze volgens conclusie 23, waarin de lichtbundel wordt 5 afgeleid van een lichtbron met dubbele frequentie.

31. Werkwijze volgens conclusie 23, waarin de lichtbundel wordt afgeleid van een lichtbron met een enkele frequentie.

32. Werkwijze volgens conclusie 31, waarin de lichtbron met dubbele frequentie twee orthogonaal gepolariseerde lichtbundels verschaft.

33. Werkwijze volgens conclusie 23, waarin de lichtbundel wordt afgeleid van een lichtbron met een enkele frequentie.

34. Werkwijze volgens conclusie 23, waarin de stap van het richten verder het meer dan éénmaal bij benadering onder de Littrowhoek richten van de eerste componentlichtbundel op een diffractierooster omvat, voorafgaand aan het 15 combineren van de eerste componentlichtbundel met de tweede componentlichtbundel.

35. Inrichting omvattende: een lichtbron, ingericht voor het afgeven van een lichtbundel, een diffractierooster, 20 een detector, een interferometerkern met een polariserende bundelsplitsings-interface, waarbij het polariserende bundelsplitsingsorgaan is ingericht voor het in eerste en tweede componentbundels splitsen van de lichtbundel, waarbij de interferometerkern tussen de lichtbron en het diffractierooster is geplaatst en 25 gepositioneerd voor het ontvangen van de lichtbron en om ten minste de eerste componentbundel bij benadering onder een Littrowhoek naar het diffractie-rooster te richten, en uitgangsoptiek, ingericht voor het combineren van de eerste componentbundel met de tweede componentbundel voorafgaand aan meting bij de 30 detector.

36. Inrichting volgens conclusie 35, waarin de lichtbron een lichtbron met dubbele frequentie is.

37. Inrichting volgens conclusie 35, waarin de lichtbron een lichtbron met enkele frequentie is.

38. Inrichting volgens conclusie 35, waarin de eerste en tweede componentbundels orthogonaal ten opzichte van elkaar zijn gepolariseerd.

39. Inrichting volgens conclusie 35 en verder omvattende tussen de interferometerkern en het diffractierooster geplaatste polarisatieveranderende 5 inrichtingen.

40. Inrichting volgens conclusie 39, waarin ten minste één van de polarisatieveranderende inrichtingen een kwart-golfvertrager omvat.

41. Inrichting volgens conclusie 39, waarin ten minste één van de polarisatieveranderende inrichtingen een combinatie van een halve-golfvertrager en 10 een Faradayrotator omvat.

42. Inrichting volgens conclusie 35, waarin een deel van de polarisatieveranderende inrichtingen verder reflecterende oppervlakken omvat.

43. Inrichting volgens conclusie 35 en verder omvattende een retroreflector.

44. Inrichting volgens conclusie 35 en verder omvattende ingangsoptiek omvattende een niet-polariserend bundelsplitsingsorgaan ingericht voor het in eerste en tweede lichtbundels splitsen van de lichtbundel.

45. Inrichting volgens conclusie 44, waarin eerste en tweede lichtbundels door de interferometerkern worden ontvangen.

46. Inrichting volgens conclusie 35, waarin de lichtbundel een eerste lichtbundel omvat en verder een door de interferometerkern ontvangen tweede lichtbundel omvat.

47. Inrichting volgens conclusie 46 en verder omvattende eerste en tweede prisma's ingericht voor het op het diffractierooster convergeren van de 25 componentbundels.

48. Inrichting volgens conclusie 47, waarin de prisma’s zijn ingericht voor het ten minste éénmaal reflecteren van de lichtbundel tussen de interferometerkern en het diffractierooster.

49. Inrichting volgens conclusie 47, waarin de prisma's zijn ingericht 30 voor het tweemaal reflecteren van de lichtbundel tussen de interferometerkern en het diffractierooster.

50. Inrichting volgens conclusie 35, waarin de uitgangsoptiek een mengpolarisator omvat.

51. Inrichting volgens conclusie 50, waarin de uitgangsoptiek verder een uitgangsprisma omvat, ingericht voor het ontvangen, reflecteren en combineren van de eerste en tweede componentbundels.

52. Inrichting volgens conclusie 35, waarin het diffractierooster verder een eerste groep groeven geplaatst in een eerste richting en een tweede groep 5 groeven geplaatst in een tweede richting omvat, waarbij de inrichting verder een lichtbrondetector en een interferometerkern ingericht om te reageren op de eerste groep groeven en een lichtbron omvat, waarbij de detector en de interferometerkern zijn ingericht om te reageren op de tweede groep groeven. 10 15 1033095