DE10341594B4 - Arrangement for high-precision positioning and measurement of objects arranged on object tables - Google Patents

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DE10341594B4 DE2003141594 DE10341594A DE10341594B4 DE 10341594 B4 DE10341594 B4 DE 10341594B4 DE 2003141594 DE2003141594 DE 2003141594 DE 10341594 A DE10341594 A DE 10341594A DE 10341594 B4 DE10341594 B4 DE 10341594B4
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Abstract

Anordnung zur hochgenauen Positionierung und Messung von auf Objekttischen angeordneten Objekten
umfassend
– einen in einem Verstellvolumen in drei Koordinaten durch Antriebe meßbar verschiebbaren Objekttisch zur Aufnahme von zu positionierenden Objekten, wobei der Objekttisch zur Verstellung in zwei Koordinaten X und Y auf einer Kreuzschlittenanordnung und zur Bewegung in der dritten Koordinate Z auf hochgenau ansteuerbaren, auf der Kreuzschlittenanordnung angeordneten Verstellelementen gelagert ist,
– ein, einen Interferometerblock umfassendes, interferentielles Laser-Wegmeßsystem zur Bestimmung der Verschiebung und/oder der Position des Objekttisches, bestehend aus Laserlichtquelle, strahlführenden Elementen, Interferometern mit Meß- und Referenzreflektoren sowie auswertbare Meßsignale erzeugenden Strahlungsempfängern, wobei die Meßreflektoren für die Koordinaten X, Y und Z an orthogonalen Flächen des Objekttisches starr angeordnet sind, und
– Antriebsmittel zur Verschiebung des Objekttisches im Verstellvolumen und zu seiner winkelmäßigen Verstellung in Bezug auf die Koordinaten X, Y und Z,
dadurch gekennzeichnet,
– daß im Verstellvolumen im vom Objekttisch...
Arrangement for high-precision positioning and measurement of objects arranged on object tables
full
- An object in an adjustment in three coordinates by drives measurably displaceable object table for receiving objects to be positioned, the object table for adjustment in two coordinates X and Y on a cross slide assembly and movement in the third coordinate Z on highly accurate controllable, arranged on the cross slide assembly Is mounted adjusting elements,
An interferential laser interferometer system for determining the displacement and / or the position of the object table, consisting of laser light source, beam guiding elements, interferometers with measuring and reference reflectors and evaluable measuring signals generating radiation receivers, the measuring reflectors for the coordinates X, Y and Z are rigidly disposed on orthogonal surfaces of the stage, and
- Drive means for moving the stage in the adjustment volume and its angular displacement with respect to the coordinates X, Y and Z,
characterized,
- that in the adjustment volume in the from the stage ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur hochgenauen Positionierung und Messung von auf Objekttischen angeordneten Objekten und ist insbesondere zur Positionierung und Messung der Position von auf diesen Tischen angeordneten Objekten vorgesehen. Die Anwendung der Anordnung ist z. B. vorgesehen bei der Herstellung von Mikrostrukturen auf Wafern bei der Chip- und Schaltkreisherstellung in der Mikroelektronikindustrie.The The invention relates to an arrangement for highly accurate positioning and measuring objects arranged on object tables and in particular for positioning and measuring the position of provided these objects arranged objects. The application of Arrangement is z. B. provided in the production of microstructures Wafers in chip and circuit manufacturing in the microelectronics industry.

Um ein auf einem Objekt- oder Koordinatentisch angeordnetes Objekt im Raum eindeutig zu positionieren, sind Bewegungen des Tisches in sechs Freiheitsgraden erforderlich. Es sind dieses drei lineare Verschiebungen entlang der karthesischen Koordinatenachsen x, y und z sowie drei Drehungen um diese Koordinatenachsen. Die Koordinatentische sind so aufgebaut, daß der das Objekt tragende Tisch alle diese sechs Bewegungen ausführen kann.Around an object placed on an object or coordinate table Clearly positioning in the room are movements of the table required in six degrees of freedom. It is this three linear Shifts along the Cartesian coordinate axes x, y and z and three rotations about these coordinate axes. The coordinate tables are built so that the the object carrying table can perform all these six movements.

Allgemein bekannte Koordinatentische sind als Kreuztische mit orthogonal übereinander angeordneten Führungen für Bewegungen in x- und y-Richtung, bei denen zusätzlich Positionierantriebe für die z-Richtung vorgesehen sind. Es ist auch allgemein bekannt, zur meßtechnischen Erfassung dieser Bewegungen interferometrische Laser-Meßsysteme einzusetzen. Solche Koordinatentische besitzen an orthogonalen Seiten Meßreflektoren für die interferometrische Meßsysteme. Die zugehörigen Interferometer sind die Meßbezugspunkte, von denen aus die Messung definiert ist. Da die Interferometer außerhalb des Bereiches liegen, in dem die Tischbewegung erfolgt, haben die Meßbezugspunkte relativ große räumliche Abstände voneinander und von dem Meßobjekt bzw. vom Koordinatentisch, so daß die Meßergebnisse erheblich von mechanischen und thermischen Einflüssen abhängen. Positionier- und Meßgenauigkeiten im Nanome terbereich sind daher kaum oder nur mit großem technischen Aufwand möglich. Entsprechende Positioniersysteme sind beispielsweise aus US 5 764 361 und DE 195 05 033 A1 bekannt.Commonly known coordinate tables are arranged as cross tables with orthogonally arranged guides for movements in the x and y directions, in which positioning drives for the z direction are additionally provided. It is also generally known to use interferometric laser measuring systems for the metrological detection of these movements. Such coordinate tables have measuring reflectors for the interferometric measuring systems on orthogonal sides. The associated interferometers are the measurement reference points from which the measurement is defined. Since the interferometers are outside the range in which the table movement takes place, the Meßbezugspunkte have relatively large spatial distances from each other and from the DUT or from the coordinate table, so that the measurement results depend significantly on mechanical and thermal influences. Positioning and measuring accuracy in Nanome terbereich are therefore hardly or only with great technical effort possible. Corresponding positioning systems are for example off US 5,764,361 and DE 195 05 033 A1 known.

Auch Positioniersysteme auf Stützen mit variablen Längen nach Art eines Hexapods sind aus DE 199 38 602 A1 und US 5 604 593 bekannt, bei denen die Bewegungen interferentiell mit in den Stützen integrierten Interferometern erfaßt werden.Also positioning systems on supports with variable lengths in the manner of a hexapod are out DE 199 38 602 A1 and US 5 604 593 in which the movements are detected interferentially with interferometers integrated in the supports.

Aus US 5 764 361 , DD 296 754 und DD 296 755 sind mehrachsige Interferometermeßsysteme bekannt. In diesen Druckschriften sind kompakte Interferometer für eine, zwei oder drei Achsen beschrieben, die in einem Interferometerblock angeordnet sind. Hier sind für eine Achsrichtung drei Interferometer erforderlich, welche der Positions- und Winkelmessung in jeweils zwei senkrecht zur Strahlrichtung liegenden Achsen dienen. Für die Koordinatenrichtungen x, y und z ist jeweils ein Meßreflektor vorgesehen. Bei Antastung der Reflektoren mit außen liegenden Interferometern werden maximal drei Interferometer für jede Achse benötigt, welche in einem kompakten Block ausgeführt sein können. Kompakte Interferometer für mehr als drei Achsen sind jedoch nicht beschrieben.Out US 5,764,361 . DD 296 754 and DD 296 755 Multi-axis interferometric measuring systems are known. These references describe compact interferometers for one, two or three axes arranged in an interferometer block. Here three interferometers are required for one axial direction, which serve the position and angle measurement in each case two axes perpendicular to the beam direction axes. For the coordinate directions x, y and z, a measuring reflector is provided in each case. When probing the reflectors with external interferometers, a maximum of three interferometers are required for each axis, which can be implemented in a compact block. However, compact interferometers for more than three axes are not described.

Aus "APPLIED OPTICS"/Vol. 33, No. 1/1 January 1994, Seite 32, 1 und dem zugehörigen Text ist ein Mikroscanning-Tisch bekannt, welcher in den drei Koordinaten X, Y und Z bewegbar ist. Zur Bestimmung der Position des Tisches sind drei außerhalb des Tisches angeordnete Laserinterferometer vorgesehen. Die den einzelnen Koordinaten zugeordneten Meßreflektoren in Form von Tripelspiegeln sind an den drei senkrecht zueinander verlaufenden Flächen des Tisches angebracht.From "APPLIED OPTICS" / Vol. 33, No. 1/1 January 1994, page 32, 1 and the accompanying text, a micro-scanning table is known, which is movable in the three coordinates X, Y and Z. To determine the position of the table, three laser interferometers arranged outside the table are provided. The measuring reflectors associated with the individual coordinates in the form of triple mirrors are mounted on the three mutually perpendicular surfaces of the table.

Aus US 5 064 289 ist eine interferometrische Anordnung zur Messung und Positionierung von Objekttischen und darauf angeordneten Objekten bekannt, bei welcher der Objekttisch auf einer Kreuzschlittenanordnung in zwei Koordinatenrichtungen verstellbar ist. Die Anordnung umfaßt Laserlichtquellen, strahlenführende Elemente sowie Meß- und Referenzreflektoren, wobei die beiden Meßreflektoren an orthogonalen, außen am Objekttisch vorgesehenen Flächen angeordnet sind. Nachteilig ist, daß die Strahlenführung zu den, den Koordinatenrichtungen zugeordneten Meßreflektoren durch erhebliche Luftwege erfolgt und somit den Umwelteinflüssen, die die Messungen und Positionierungen negativ beeinflussen, unterworfen ist.Out US 5 064 289 an interferometric arrangement for measuring and positioning of object tables and objects arranged thereon is known, in which the object table is adjustable on a cross slide arrangement in two coordinate directions. The arrangement comprises laser light sources, radiation-guiding elements and measuring and reference reflectors, wherein the two Meßreflektoren are arranged on orthogonal, provided on the outside of the stage surfaces. The disadvantage is that the beam guidance to the, the coordinate directions associated Meßreflektoren done by significant airways and thus the environmental influences that adversely affect the measurements and positioning, is subjected.

In der US 2003/0030818 A1 ist ein interferometrisches Meßsystem mit einem aus Teilblöcken zusammengesetzten Interferometerblock beschrieben, welches zur Positionie rung und Messung der Position eines Wafertisches dient. Gemessen werden die Längen und Entfernungen entlang zweier Koordinatenachsen und die Drehung um die dritte Koordinatenachse eines karthesischen Koordinatensystems. Die Ermittlung von Längen entlang dreier Koordinatenachsen und von Drehungen (Rotationen) um diese Koordinatenachsen ist nicht möglich.In the US 2003/0030818 A1 is described an interferometric measuring system with an assembled from sub-blocks interferometer block, which serves for positioning tion and measurement of the position of a wafer table. The lengths and distances along two coordinate axes and the rotation around the third coordinate axis of a Cartesian coordinate system are measured. The determination of lengths along three coordinate axes and of rotations about these coordinate axes is not possible.

Aus der US 2002/01 911 91 A1 ist ferner ein integrierter, aus λ/4-Platten, Reproreflektoren und Rhomboidelementen zusammengesetzter Interferonmeterblock eines interferonmetrischen Meßsystems für die Messung von Verschiebungen entlang mehrerer Koordinatenachsen und von Rotationen um mehrere Koordinatenachsen bekannt, wobei die einzelnen Elemente dieses Blockes durch Kitten miteinander verbunden sind.From the US 2002/01 911 91 A1 Furthermore, an integrated, composed of λ / 4 plates, Reproreflektoren and Rhomboidelementen interferon meter block an interferometric measuring system for the measurement of shifts along several coordinate axes and rotations about a plurality of coordinate axes known, the individual elements of this block are connected by kitten.

So liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung zur hochgenauen Positionierung und Messung von auf Objekttischen angeordneten Objekten zu schaffen, welche kompakt aufgebaut und weitestgehend invariant gegen Umwelteinflüsse ist und mit welcher sehr genaue Messungen und Positionierungen in sechs Freiheitsgraden weitestgehend frei von mechanischen und thermischen Einflüssen durchgeführt werden.Thus, the invention is based on the object, an arrangement for high-precision positioning and to provide measurement of object arranged on object tables, which is compact and largely invariant against environmental influences and with which very accurate measurements and positioning in six degrees of freedom are performed largely free of mechanical and thermal influences.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Positioniersensorsystem nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches mit dessen kennzeichnenden Mitteln gelöst. In den Unteransprüchen sind Einzelheiten und weitere Ausführungen offenbart.According to the invention this Task with a Positionierensorsystem according to the preamble of Hauptanspruches solved with its characterizing means. In the dependent claims Details and further embodiments are disclosed.

So ist es vorteilhaft, wenn die sechs Interferometer des Interferometerblockes so angeordnet sind, daß jeder Teilblock drei Interferometer umfaßt.So it is advantageous if the six interferometers of the interferometer block are arranged so that everyone Part block includes three interferometers.

Um den Einfluß äußerer Bedingungen, insbesondere den Temperatureinfluß, auf die Messungen und Positionierungen weitestgehend zu beseitigen, sind vorteilhaft die Strahlengänge, insbesondere die Referenzstrahlengänge, der sechs Interferometer weitestgehend bzw. vollständig innerhalb des Interferometerblockes angeordnet sind. Das betrifft alle Strahlengänge mit Ausnahme der zu den Meßreflektoren geführten Meßstrahlengänge.Around the influence of external conditions, in particular the temperature influence on the measurements and positioning To be largely eliminated, the beam paths are advantageous, in particular the reference beam paths, the six interferometers largely or completely within are arranged of the interferometer block. This applies to all beam paths with Exception to the measuring reflectors out Meßstrahlengänge.

Um eine stabile und kompakte Bauweise des Interferometerblockes zu erreichen, sind die beiden Teilblöcke durch Ansprengen oder Kitten an einer Trennebene zu einer Einheit miteinander verbunden sind.Around a stable and compact design of the interferometer block too reach, are the two sub-blocks by wringing or kitten are connected together at a parting plane to form a unit.

In Sinne einer kompakten Einheit ist es auch vorteilhaft, wenn ein jeder der beiden Teilblöcke strahlenführende Elemente, Interferometer sowie Reflektoren in Form von Referenzreflektoren umfaßt.In In the sense of a compact unit, it is also advantageous if a each of the two sub-blocks radiating elements, Interferometers and reflectors in the form of reference reflectors includes.

Es ist ferner vorteilhaft, daß mindestens ein Strahlenteilerwürfel auch mindestens eine polarisationsoptisch wirksame Teilerfläche aufweist.It is also advantageous that at least a beam splitter cube Also has at least one polarization optically effective splitter surface.

Zur Strahlenführung innerhalb des Interferometerblockes sind vorteilhaft die strahlenführenden Elemente als Strahlenteilerwürfel und/oder 90°-Strahlumlenker (Reflektoren) ausgebildet. Als Strahlumlenker können auch Dachkantprismen vorgesehen sein.to radioguide Within the interferometer block, the radiation-guiding elements are advantageous as a beam splitter cube and / or 90 ° beam deflector (Reflectors) formed. As a beam deflector and roof prisms can be provided be.

Von Vorteil und in Sinne einer effektiven Fertigung des Interferometerwürfels ist es, wenn die strahlenführenden Elemente und/oder die Referenzreflektoren an den Teilblöcken angesprengt oder angekittet sind.From Advantage and in terms of an effective production of the interferometer cube is it, if the radiating Elements and / or the reference reflectors at the sub-blocks sprinkled or are cemented.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigenThe Invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the drawing show

1 in vereinfachter, perspektivischer Darstellung einen Objekttisch mit Führungen, Aktuatoren und Interferometerblock, 1 in a simplified, perspective view of a stage with guides, actuators and interferometer block,

2 die weitere mögliche Anordnung der Aktuatoren, 2 the further possible arrangement of the actuators,

3 die Verbindungen der Aktuatoren mit dem Objekttisch, 3 the connections of the actuators with the stage,

4 einen Interferometerblock mit ein- und ausgehenden Strahlenbündeln und mit, den Koordinaten zugeordneten Reflektoren, 4 an interferometer block with incoming and outgoing beams and reflectors associated with the coordinates,

5 den Interferometerblock in veränderter Lage, 5 the interferometer block in a different position,

6a und 6b den Strahlenverlauf in dem einen Teilblock des Interferometerblockes und 6a and 6b the beam path in the one sub-block of the interferometer block and

7a und 7b den Strahlenverlauf im anderen Teilblock der Interferometerblockes. 7a and 7b the beam path in the other sub-block of the interferometer block.

In 1 ist ein Objekttisch 1 perspektivisch dargestellt, auf welchem das Objekt (nicht dargestellt), beispielsweise ein Wafer, angeordnet ist. Der Objekttisch 1 ist in drei Koordinaten X, Y und Z geführt und kann um diese Koordinatenachsen X, Y und Z geschwenkt werden. Auf einem Maschinenbett 2 sind Führungsschienen 3 und 4 vorgesehen, auf denen Wagen 5, 6 und 7 verschiebbar in X-Richtung gelagert sind (ein vierter Wagen ist in 1 nicht sichtbar), die durch einen ersten Rahmen 8 fest miteinander verbunden sind. Wagen 5, 6 und 7 sowie der Rahmen 8 bilden zusammen den X-Tisch, auf welchem Führungsschienen 9 und 10 angeordnet sind, auf denen durch einen zweiten Rahmen 11 starr verbundene Wagen 12, 13 und 14 (der vierte Wagen ist in 1 nicht sichtbar) gelagert sind. Wagen 12, 13 und 14 sowie der Rahmen 11 bilden den Y-Tisch, auf dem der Objekttisch 1 in Z-Richtung verstellbar und um die Koordinatenachse Z drehbar angeordnet ist. Die Lagerung der Wagen auf den Führungen wird vorteilhaft durch bekannte Kugelumlaufelemente realisiert. Zur hochgenauen Verstellung des Objekttisches 1 in Z-Richtung sind Aktuatoren 15, 16 und 17 vorgesehen, die zwischen dem Rahmen 11 und dem Objekttisch 1 angeordnet sind. Eine Drehung des Objektti sches 1 um die Z-Achse wird durch einen Aktuator 18 realisiert. Als Aktuatoren sind vorteilhaft geeignete Piezoantriebe vorgesehen. Die Aktuatoren 15, 16, 17 und 18 sind fest mit dem Rahmen 11 verbunden.In 1 is a stage 1 shown in perspective, on which the object (not shown), for example, a wafer, is arranged. The stage 1 is guided in three coordinates X, Y and Z and can be pivoted about these coordinate axes X, Y and Z. On a machine bed 2 are guide rails 3 and 4 provided on which carriage 5 . 6 and 7 slidably mounted in the X direction (a fourth carriage is in 1 not visible) through a first frame 8th are firmly connected. dare 5 . 6 and 7 as well as the frame 8th together form the X-table, on which guide rails 9 and 10 are arranged on which by a second frame 11 rigidly connected cars 12 . 13 and 14 (the fourth car is in 1 not visible) are stored. dare 12 . 13 and 14 as well as the frame 11 Form the Y-table on which the stage 1 adjustable in the Z direction and is arranged rotatably about the coordinate axis Z. The storage of the car on the guides is advantageously realized by known recirculating ball elements. For highly precise adjustment of the stage 1 in Z-direction are actuators 15 . 16 and 17 provided between the frame 11 and the stage 1 are arranged. A rotation of the Objektti cal 1 around the Z-axis is through an actuator 18 realized. As actuators advantageously suitable piezo drives are provided. The actuators 15 . 16 . 17 and 18 are stuck with the frame 11 connected.

Der Objekttisch 1 ist als ein nach unten offenes, starres Bauteil ausgeführt. Unterhalb seiner, die Auflagefläche für das Objekt bildenden Abschlußplatte 19 sind drei als Meß reflektoren 20, 21 und 22 dienende, ebene Spiegel fest an orthogonal verlaufenden Aufnahmeflächen 23, 24 des Objekttisches 1 fest angeordnet, wobei der eine Meßreflektor 22 (in 1 gestrichelt dargestellt), welcher für Messungen in Z-Richtung vorgesehen ist, die untere Fläche der Abschlußplatte 19 bildet.The stage 1 is designed as a downwardly open, rigid component. Below his, the bearing surface for the object forming end plate 19 are three as measuring reflectors 20 . 21 and 22 Serving, level mirror fixed to orthogonal receiving surfaces 23 . 24 of the stage 1 firmly arranged, with a measuring reflector 22 (in 1 dashed lines), which is provided for measurements in the Z direction, the lower surface of the end plate 19 forms.

Im unten offenen Raum des Objekttisches 1 ist ein Interferometerblock 25 des interferometrischen Meßsystems, vorzugsweise zentral, fest am Maschinenbett 2 angeordnet.In the below open space of the object table 1 is an interferometer block 25 the interferometric measuring system, preferably centrally, fixed to the machine bed 2 arranged.

Während in 1 die Aktuatoren 15, 16, 17 und 18 an den vier Ecken des Rahmens 11 angeordnet sind, also 90° zueinander, zeigt 2 die Anordnung der Aktuatoren 15, 16, 17 und 18 um 60° zueinander versetzt. Mit den den Aktuatoren 15, 16 und 17 zugeordneten Pfeilen soll die zu realisierende Bewegung in Z-Richtung und mit dem dem Aktuator 18 zugeordneten Pfeil die Drehung um die Z-Koordinatenachse gekennzeichnet werden.While in 1 the actuators 15 . 16 . 17 and 18 at the four corners of the frame 11 are arranged, ie 90 ° to each other, shows 2 the arrangement of the actuators 15 . 16 . 17 and 18 offset by 60 ° to each other. With the actuators 15 . 16 and 17 associated arrows should be realized in the Z-direction and with the actuator to be realized 18 associated arrow rotation around the Z coordinate axis are marked.

3 zeigt die beweglichen Verbindungen der auf dem Rahmen 11 angeordneten Aktuatoren 15 bis 18 mit dem Objekttisch 1, wobei diese Verbindungen so gestaltet werden, daß kleinste Positionsveränderungen der beweglichen Teile der Aktuatoren, ohne mechanische Spannungen zu erzeugen, auf den Meß- oder Objekttisch 1 übertragen werden. Das erfolgt beispielsweise in der Weise, daß der Aktuator 15 als Drehpunkt durch eine Verbindung mittels einer in Kegelpfannen 27, 28 ruhenden Kugel 28 mit dem Objekttisch 1 verbunden ist. Die Auflage des Tisches 1 auf den Aktuatoren 16, 17 wird durch eine auf Ebenen 29, 30 ruhende Kugel 31 realisiert. Die Verbindung zwischen dem Objekttisch 1 und dem die Drehung um die Z-Koordinatenachse realisierenden Aktuator 18 kann beispielsweise durch eine Membran 32 erfolgen, welche so gestaltet ist, daß sie die Schwenkbewegung um die Z-Achse starr, also ohne Schlupf, überträgt, jedoch Höhenbewegungen des beweglichen Teils der Aktuatoren 15 bis 17 in Z-Richtung federnd ausgleicht. 3 shows the moving links on the frame 11 arranged actuators 15 to 18 with the stage 1 , These compounds are designed so that the smallest position changes of the moving parts of the actuators without generating mechanical stresses on the measuring or object table 1 be transmitted. This is done, for example, in such a way that the actuator 15 as a fulcrum through a connection by means of a cone in cones 27 . 28 resting ball 28 with the stage 1 connected is. The edition of the table 1 on the actuators 16 . 17 gets through one on levels 29 . 30 resting ball 31 realized. The connection between the stage 1 and the actuator realizing the rotation about the Z coordinate axis 18 For example, by a membrane 32 carried out, which is designed so that it transmits the pivotal movement about the Z-axis rigid, ie without slippage, but height movements of the movable part of the actuators 15 to 17 resiliently compensates in the Z direction.

Die 4 und 5 zeigen den Interferometerblock 25 in perspektivischer Darstellung in jeweils unterschiedlichen Ansichten. Der Interferometerblock 25 besteht aus zwei durch Kitten oder Ansprengen zusammengefügte Teilblöcke 33 und 34, wobei jeder dieser Teilblöcke 33 und 34 so aufgebaut ist, daß er die Funktion von drei Interferometern übernehmen kann. Die Verbindungsfläche, vorzugsweise eine Kittfläche, ist mit 35 in den betreffenden Figuren bezeichnet. Diese Verbindungsfläche 35 zwischen den Teilblöcken 33, 34 ist als eine Strahlenteilerfläche mit zumindest in Teilbereichen polarisierenden Eigenschaften ausgebildet. Am Teilblock 34 sind strahlenführende, optische Elemente 36 bis 41 angeordnet bzw. diesem zugeordnet, welche als strahlenumlenkende Einzelprismen 38, 41 und/oder als an sich bekannte, aus Einzelprismen zusammengesetzte Strahlenteiler- und/oder Umlenkprismen 36, 37, 39 und 40 ausgebildet sind. Durch die strahlenführenden Elemente 36 bis 41 wird das von der Laserlichtquelle (nicht dargestellt) ausgesandte, in das strahlenführende, optische Element 36 eintretende Laserlichtbündel E in Teillichtbündel E1 bis E6 aufgeteilt, welche in den Teilblock 34 eingestrahlt und den einzelnen Interferometern zugeführt werden. Die Umlenkprismen sind meist 90°-Umlenkprismen.The 4 and 5 show the interferometer block 25 in a perspective view in different views. The interferometer block 25 consists of two blocks assembled by kitten or wringing 33 and 34 where each of these sub-blocks 33 and 34 is constructed so that it can take over the function of three interferometers. The connecting surface, preferably a cemented surface, is with 35 in the relevant figures. This interface 35 between the sub-blocks 33 . 34 is designed as a beam splitter surface with at least partially polarizing properties. At the subblock 34 are ray-guiding, optical elements 36 to 41 arranged or assigned to this, which as radiation-deflecting single prisms 38 . 41 and / or as known per se, composed of individual prisms beam splitter and / or deflection prisms 36 . 37 . 39 and 40 are formed. Through the radiation-guiding elements 36 to 41 is emitted by the laser light source (not shown), in the beam-guiding optical element 36 entering laser light beam E divided into partial light bundles E1 to E6, which in the sub-block 34 irradiated and fed to the individual interferometers. The deflecting prisms are usually 90 ° Umm prisms.

In den 4 und 5 sind ferner die drei Meßreflektoren 20, 21 und 22 dargestellt, wobei der Meßreflektor 20 der Y-Koordinate, der Meßreflektor 21 der X-Koordinate und der Meßreflektor 22 der Z-Koordinate zugeordnet ist. Auf diese Meßreflektoren 20, 21 und 22 treffen die Meßstrahlenbündel M1 bis M12 (4 und 5) der insgesamt sechs, in Interferometerblock 25 realisierten Interferometer und werden an diesen Meßreflektoren 20, 21, 22 in den Interferometerblock 25 zurückreflektiert, um an den Interferenzpunkten der Interferometer im Innern des Blockes 25 mit den entsprechenden, zu den einzelnen Interferometern gehörenden Referenzstrahlenbündeln zu interferieren. Die Referenzstrahlengänge sind in den 4 und 5 nicht dargestellt, da sie innerhalb der entsprechenden Teilblöcke 33 und 34 verlaufen. Die die Interferenzpunkte verlassenden, und aus den Teilblöcken 33 und 34 des Interferometerblockes 25 austretenden Strahlenbündel A1 bis A6 werden in an sich bekannter Weise, vorteilhaft durch Lichtwellenleiter, Fotoempfängern und einer Auswerteeinheit (nicht dargestellt) zugeführt. Aus den von den Fotoempfängern gelieferten Signalen werden in der Auswerteeinheit die Position und die räumliche Lage des Objekttisches 1 ermittelt. Der detaillierte Verlauf der Strahlengänge im Interferometerblock 25 wird weiter unten im Zusammenhang mit den 6a, 6b, 7a und 7b erläutert.In the 4 and 5 are also the three measuring reflectors 20 . 21 and 22 shown, wherein the measuring reflector 20 the Y-coordinate, the measuring reflector 21 the X-coordinate and the measuring reflector 22 is assigned to the Z coordinate. On these Meßreflektoren 20 . 21 and 22 meet the measuring beams M1 to M12 ( 4 and 5 ) of the six, in the interferometer block 25 realized interferometer and are at these Meßreflektoren 20 . 21 . 22 into the interferometer block 25 reflected back to the interference points of the interferometer inside the block 25 to interfere with the corresponding, belonging to the individual interferometers reference beams. The reference beam paths are in the 4 and 5 not shown, as they are within the corresponding sub-blocks 33 and 34 run. The leaving the interference points, and from the sub-blocks 33 and 34 of the interferometer block 25 emerging beam A1 to A6 are in a conventional manner, advantageously by optical fibers, photoreceptors and an evaluation unit (not shown) supplied. From the signals supplied by the photoreceptors in the evaluation unit, the position and the spatial position of the object table 1 determined. The detailed course of the beam paths in the interferometer block 25 will be related below with the 6a . 6b . 7a and 7b explained.

Wie bereits ausgeführt, umfaßt ein jeder der beiden Teilblöcke 33, 34 drei Interferometer. So umfaßt der Teilblock 34 die drei für die Messungen der Positionen des Objektti sches 1 in der X- und in der Y-Koordinate und für die Drehung oder Kippung des Tisches 1 um die Z-Koordinate vorgesehenen Interferometer. Für die Messungen von Positionen in der X-Koordinate sind das eintretende Teillichtbündel E2 und das austretende Strahlenbündel A2 vorgesehen. Für Messungen in der Y-Koordinate werden die eintretenden Teillichtbündel E1 und E3 und die den Interferenzblock 25 verlassenden Strahlenbündel A1 und A3 genutzt. Eine Drehung oder Kippung des Objekttisches 1 um die Z-Koordinatenachse kann in der Auswerteeinheit aus den beiden ermittelten Positionen in Richtung der Y-Koordinate und aus dem Abstand der Strahlenbündel A1 und A3 bestimmt werden.As already stated, each of the two sub-blocks comprises 33 . 34 three interferometers. So includes the subblock 34 the three for the measurements of the positions of the Objektti cal 1 in the X and Y coordinates and for the rotation or tilting of the table 1 around the Z-coordinate interferometer provided. For the measurements of positions in the X-coordinate, the incoming partial light bundle E2 and the outgoing beam A2 are provided. For measurements in the Y-coordinate, the incoming partial light bundles E1 and E3 and the interference block 25 leaving beam A1 and A3 used. A rotation or tilting of the stage 1 The Z coordinate axis can be determined in the evaluation unit from the two determined positions in the direction of the Y coordinate and from the distance of the beam bundles A1 and A3.

Der Teilblock 33 umfaßt, wie bereits ausgeführt, ebenfalls drei Interferometer mit Interferenzpunkten, an denen die am der Z-Koordinate zugeordneten Meßreflektor 22 reflektierten Meßstrahlenbündel M7 bis M12 und die im Innern des Interferometerblockes 25 verlaufenden Referenzstrahlenbündel interferieren. Diesen Interferometern sind die eintretenden Teilstrahlenbündel E4 bis E6 und die den Interferenzblock 25 verlassenden Strahlenbündel A4 bis A6 zugeordnet. Die den Interferometern zugeordneten, vorzugsweise als Tripelprismen ausgestaltete Reflektoren 42 bis 49, welche in den 4 und 5 sichtbar sind, sind außen an den Teilblöcken 33 und 34 angeordnet. Diese Reflektoren 42 bis 50 (Reflektor 50 ist nicht sichtbar), welche als an sich bekannte Tripelprismen ausgebildet sind, sind vorteilhaft an den Teilblöcken 33, 34 angekittet. Auf den den Meßreflektoren 20, 21, 22 zugewandten Flächen der Teilblöcke 33, 34 sind ferner an den Austrittsstellen der Meßstrahlenbündel M1 bis M12 polarisationsoptisch wirksame λ/4-Platten angeordnet, welche die Lage der Polarisationsebene der durchlaufenden Strahlenbündel verändern.The subblock 33 includes, as already stated, also three interferometers with interference points at which the zugeord at the Z coordinate Neten measuring reflector 22 reflected measuring beam M7 to M12 and the inside of the interferometer block 25 extending reference beam bundles interfere. These interferometers are the incoming partial beams E4 to E6 and the interference block 25 leaving beam A4 assigned to A6. The reflectors associated with the interferometers, preferably designed as triple prisms 42 to 49 which in the 4 and 5 are visible outside on the sub-blocks 33 and 34 arranged. These reflectors 42 to 50 (Reflector 50 is not visible), which are designed as triple prisms known per se, are advantageous to the sub-blocks 33 . 34 cemented. On the measuring reflectors 20 . 21 . 22 facing surfaces of the sub-blocks 33 . 34 are also arranged at the exit points of the measuring beam M1 to M12 polarization-optical effective λ / 4 plates, which change the position of the polarization plane of the continuous beam.

In der Ansicht nach 4 sichtbar, sind auf der dem Meßreflektor 22 zugewandten Oberfläche 51 des Teilblockes 33 an den Austrittsstellen der Meßstrahlenbündel M7 bis M12 polarisationsoptisch wirksame, die Polarisationsebene um 90° drehende λ/4-Platten 53, 54, 55 angeordnet.In the view after 4 visible, are on the measuring reflector 22 facing surface 51 of the subblock 33 at the exit points of the measuring beam M7 to M12 polarization optically effective, the plane of polarization by 90 ° rotating λ / 4 plates 53 . 54 . 55 arranged.

Die im Inneren des Interferometerblockes 25 verlaufenden Referenzstrahlengänge jedes einzelnen, besagten Interferometers liegen starr im Interferometerblock 25. Die Referenzstrahlengänge sind dabei der Weg zwischen den entsprechenden Schnittpunkten der Referenzstrahlenbündel mit der entsprechenden zugeordneten polarisationsteilenden Fläche des jeweils zugeordneten Interferometers. Die starr im Interferometerblock 25 geführten Referenzstrahlengänge bieten den großen Vorteil, daß sie invariant gegenüber äußeren, insbesondere temperaturbedingten Einflüssen sind. Es muß lediglich der Temperatureinfluß auf den Interferometerblock 25 beachtet werden. Durch Konstanthalten der Temperatur und die Verwendung von beispielsweise Quarzglas für den Interferometerblock 25 können diese temperaturbedingten Fehlereinflüsse weitestgehend eliminiert bzw. vermieden werden.The inside of the interferometer block 25 extending reference beam paths of each individual, said interferometer are rigid in the interferometer block 25 , The reference beam paths are the path between the corresponding intersection points of the reference beam with the corresponding associated polarization-dividing surface of the respective associated interferometer. The rigid in the interferometer block 25 guided reference beam paths offer the great advantage that they are invariant to external, especially temperature-related influences. It only needs the temperature influence on the interferometer block 25 get noticed. By keeping the temperature constant and using, for example, quartz glass for the interferometer block 25 These temperature-induced errors can be largely eliminated or avoided.

Die 6a und 6b zeigen die Ausgestaltung des Teilblockes 34 des Interferometerblockes 25 in verschiedenen Ansichten, welcher Strahlengänge von drei Interferometern umfaßt, die der Messung entlang der X- und der Y-Koordinate sowie der Messung der Drehung um die Z-Koordinate dienen. Die Strahlengänge der einzelnen Interferometer werden im Folgenden kurz erläutert.The 6a and 6b show the configuration of the sub-block 34 of the interferometer block 25 in various views, which includes beam paths of three interferometers, which serve the measurement along the X and Y coordinates and the measurement of the rotation about the Z coordinate. The beam paths of the individual interferometers are briefly explained below.

Im Strahlengang des in X-Richtung messenden Interferometers wird das in den Teilblock 34 eintretende Teillichtbündel E2 zu einer im Innern des Interferometerblockes 25 vorgesehenen Polarisationsteilerschicht 52 geführt und an dieser in zwei Teilstrahlenbündel T21 und T22 aufgespaltet, wobei die Polarisationsebenen dieser Teilstrahlenbündel T21 und T22 orthogonal zueinander liegen. Das die Polarisationsteilerschicht 52 passierende Teilstrahlenbündel T21 ist der Referenzstrahl im Strahlengang des in X-Richtung messenden Interferometers und wird an Reflektor 45 parallel zurückgeworfen. Das an der Polarisationsteilerschicht 52 reflektierte Teilstrahlenbündel T22 ist der Meßstrahl des in X-Richtung messenden Interferometers. Dieses Teilstrahlenbündel T22 wird über eine am Teilblock 34 angeordnete λ/4-Platte 56 zum Meßreflektor 21 gelenkt und wird dort in sich selbst reflektiert. Bei dem erneuten Durchlaufen dieses Teilstrahlenbündels T22 durch die λ/4-Platte 56 wird die Polarisationsebene des Teilstrahlenbündels 22 um 90° gedreht, so daß dieser die Polarisationsteilerschicht 52 passieren und zum Reflektor 45. gelangen kann. Vom Reflektor 45 reflektiert, gelangt das Teilstrahlenbündel 22 durch die Polarisationsteilerschicht 52 erneut zum Meßreflektor 21, wird dort reflektiert und an der λ/4-Platte 56 wird die Polarisationsebene des Teilstrahlenbündels 22 erneut um 90° gedreht. An der Polarisationsteilerschicht 52, welche auch die Interferenzebene des betreffenden Interferometers bildet, wird das Teilstrahlenbündel T22 reflektiert und interferiert mit dem am Reflektor 45' reflektierten und die Polarisationsteilerschicht 52 durchlaufenden Teilstrahlenbündel T21 des Interferometers. Das Strahlenbündel A2 verläßt nach Interferenz an der Schicht 52 den Interferometerblock 25 und wird einem Fotoempfänger (nicht dargestellt) zugeleitet. Aus den Fotoempfängersignalen werden in der Auswerteeinheit dann die X-Meßwerte ermittelt.In the beam path of the measuring in the X direction interferometer is in the sub-block 34 entering partial light bundle E2 to one inside the interferometer block 25 provided polarization splitter layer 52 guided and split at this into two partial beams T21 and T22, wherein the polarization planes of these partial beams T21 and T22 are orthogonal to each other. The polarization splitter layer 52 passing partial beams T21 is the reference beam in the beam path of the measuring in the X direction interferometer and is at reflector 45 thrown back in parallel. That at the polarization splitter layer 52 reflected partial beams T22 is the measuring beam of the measuring in the X direction interferometer. This partial beam T22 is via one on the sub-block 34 arranged λ / 4 plate 56 to the measuring reflector 21 steered and is reflected there in itself. By re-passing through this partial beam T22 through the λ / 4 plate 56 becomes the plane of polarization of the partial beam 22 rotated by 90 °, so that this the polarization splitter layer 52 pass and to the reflector 45 , can get. From the reflector 45 reflected, the partial beam passes 22 through the polarization splitter layer 52 again to the measuring reflector 21 , is reflected there and on the λ / 4 plate 56 becomes the plane of polarization of the partial beam 22 rotated again by 90 °. At the polarization splitter layer 52 which also forms the interference plane of the relevant interferometer, the partial beam T22 is reflected and interferes with that at the reflector 45 ' reflected and the polarization splitter layer 52 passing partial beams T21 of the interferometer. The beam A2 leaves after interference at the layer 52 the interferometer block 25 and is supplied to a photoreceiver (not shown). The X-measured values are then determined in the evaluation unit from the photoreceiver signals.

Für die Messung in Richtung der Y-Koordinate und für die Messung der Drehung um die Z-Koordinate sind im Teilblock 34 des Interferometerblockes 25 zwei weitere Interferometer integriert. Hier werden die beiden eintretenden Teillichtbündel E1 und E3 benutzt.For the measurement in the direction of the Y-coordinate and for the measurement of the rotation about the Z-coordinate are in the sub-block 34 of the interferometer block 25 integrated two more interferometers. Here the two entering partial light bundles E1 and E3 are used.

So wird der eine dieser beiden Interferometerstrahlengänge gemäß den 6a und 6b wie folgt geführt:
Das in den Teilblock 34 des Interferometerblockes 25 eintretende Teillichtbündel E1 wird an der Polarisationsteilerschicht 52 in ein Teilstrahlenbündel T11 (Referenzstrahlenbündel) und ein, das Meßstrahlenbündel des einen Interferometers bildenden Teilstrahlenbündels T12 aufgespaltet. Das Teilstrahlenbündel T11 wird am Reflektor 50 und an der Polarisationsteilerschicht 52 reflektiert. Das Teilstrahlenbündel T12 passiert die Polarisationsteilerschicht 52 und durchläuft eine λ/4-Platte 57 in Richtung des Meßreflektors 20, wird dort reflektiert, durchläuft abermals die λ/4-Platte 57, wird an der Polarisationsteilerschicht 52 reflektiert und zum Reflektor 46 geleitet und dort reflektiert. Dieses Teilstrahlenbündel T12 wird dann an der Polarisationsteilerschicht 52 erneut in Richtung zum Meßreflektor 20 umgelenkt und interferiert nach Reflexion am Meßreflektor 20 und nach erneutem Passieren der λ/4-Platte 57 in der Interferenzebene (Polarisationsteilerschicht 52) mit dem Teilstrahlenbündel T11 und verläßt als Strahlenbündel A1 den Strahlenteilerblock 25.
Thus, one of these two interferometer beam paths according to 6a and 6b as follows:
That in the subblock 34 of the interferometer block 25 entering partial light bundle E1 is at the polarization splitter layer 52 in a partial beam T11 (reference beam) and a, the measuring beam of the interferometer forming a partial beam T12 split. The partial beam T11 is at the reflector 50 and at the polarization splitter layer 52 reflected. The partial beam T12 passes through the polarization splitter layer 52 and passes through a λ / 4 plate 57 in the direction of the measuring reflector 20 , is reflected there, again passes through the λ / 4-plate 57 , becomes at the polarization splitter layer 52 reflected and to the reflector 46 guided and reflected there. This partial beam T12 is then applied to the polarization splitter layer 52 again in Rich tion to the measuring reflector 20 deflected and interferes with reflection on the measuring reflector 20 and after passing the λ / 4 plate again 57 in the interference plane (polarization splitter layer 52 ) with the partial beam T11 and leaves as beam A1 the beam splitter block 25 ,

Der andere dieser beiden, der Y-Koordinate zugeordneten Interferometerstrahlengänge wird wie folgt geführt:
Das Teillichtbündel E3 wird nach Eintritt in den Teilblock 34 an der Polarisationsteilerschicht 52 in ein Teilstrahlenbündel T31 (Referenzstrahlenbündel) und in ein Teilstrahlenbündel T32 (Meßstrahlenbündel) aufgespaltet. Das Teilstrahlenbündel T31 wird am Reflektor 49 und an der Polarisationsteilerschicht 52 reflektiert. Das die Polarisationsteilerschicht 52 passierende Teilstrahlenbündel T32 durchläuft eine λ/4-Platte 58 in Richtung Meßreflektor 20, wird dort in sich reflektiert und durchläuft abermals die λ/4-Platte 58 wird an der Polarisationsteilerschicht 52 in Richtung zum Reflektor 44 hin umgelenkt und am Reflektor 44 reflektiert. Das Teilstrahlenbündel T32 wird dann an der Polarisationsteilerschicht 52 wieder in Richtung des Meßreflektors 20 umgelenkt und interferiert nach Reflexion am Reflektor 20 und nach dem Passieren der λ/4-Platte 58 in der Ebene der Polarisationsteilerschicht 52, welche die Interferenzebene dieses Interferometers darstellt, mit dem Teilstrahlenbündel T31 und verläßt als Strahlenbündel A3 den Interferometerblock 25.
The other of these two interferometer beam paths assigned to the Y coordinate is guided as follows:
The partial light bundle E3 is after entry into the sub-block 34 at the polarization splitter layer 52 split into a partial beam T31 (reference beam) and into a partial beam T32 (measuring beam). The partial beam T31 is at the reflector 49 and at the polarization splitter layer 52 reflected. The polarization splitter layer 52 passing partial beams T32 passes through a λ / 4-plate 58 in the direction of the measuring reflector 20 , is reflected in it and again passes through the λ / 4-plate 58 is at the polarization splitter layer 52 towards the reflector 44 deflected towards the reflector and 44 reflected. The partial beam T32 is then applied to the polarization splitter layer 52 again in the direction of the measuring reflector 20 deflected and interferes after reflection at the reflector 20 and after passing the λ / 4 plate 58 in the plane of the polarization splitter layer 52 , which represents the interference plane of this interferometer, with the partial beam T31 and leaves as beam A3 the interferometer block 25 ,

Die den Interferometerblock 25 verlassenden Strahlenbündel A1 und A3 werden nicht dargestellten Fotoempfängern zugeleitet. Aus den Fotoempfängersignalen werden in der Auswerteeinheit die Y-Meßwerte und Meßwerte für die Drehung um die Z-Koordinate ermittelt.The the interferometer block 25 leaving beam A1 and A3 are not shown photoreceptors fed. From the photoreceiver signals, the Y measurement values and measured values for the rotation about the Z coordinate are determined in the evaluation unit.

Die eintretenden Teilstrahlen E1 bis E3 sind gegenüber den, den Teilblock 34 verlassenden Teilbündeln A1 bis A3 seitlich versetzt, was aus 6b zu entnehmen ist.The incoming partial beams E1 to E3 are opposite to the partial block 34 leaving sub-beams A1 to A3 laterally offset, which is off 6b can be seen.

In den 7a und 7b werden die Strahlenverläufe der dem Teilblock 33 des Interferometerblockes 25 zugeordneten Interferometer dargestellt, welche für die Messungen in Richtung der Z-Koordinate und für die Messung der Drehungen um die X- und um die Y-Koordinate zuständig sind. Der Teilblock 33 umfaßt die Polarisationsteilerschichten 59 und 60, in denen auch die Interferenzebenen der betreffenden Interferometer liegen.In the 7a and 7b become the ray trajectories of the subblock 33 of the interferometer block 25 associated interferometer, which are responsible for the measurements in the direction of the Z-coordinate and for measuring the rotations about the X and the Y-coordinate. The subblock 33 includes the polarization splitter layers 59 and 60 , in which also the interference levels of the interferometer concerned are.

Wie aus 7a hervorgeht, wird das in den Teilblock 33 des Interferometerblockes 25 eintretende Teillichtbündel E4 an der Polarisationsteilerschicht 60 in ein Teilstrahlenbündel T41 und ein Teilstrahlenbündel T42 aufgespaltet, wobei das Teilstrahlenbündel T41 das Referenzstrahlenbündel des einen Interferometers des Blockes 33 ist. Das Teilstrahlenbündel T41 wird am Reflektor 43 zur Polarisationsteilerschicht 60 versetzt (7b) zurückgeworfen. Das die Polarisationsteilerschicht 60 passierende Teilstrahlenbündel T42, welches das Meßstrahlenbündel dieses Interferometers ist, durchläuft die λ/4-Platte 55, wird am Meßreflektor 22 reflektiert und nach einem weiteren Passieren der λ/4-Platte 55 an der Polarisationsteilerschicht 60 zum Reflektor 48 umgelenkt, wo das Teilstrahlenbündel T42 zur Polarisationsteilerschicht 60 zurück reflektiert wird. An der Polarisationsteilerschicht 60 wird das Teilstrahlenbündel T42 abermals zum Meßreflektor 22 umgelenkt. Nach Reflexion am Meßreflektor 22 und Durchlauf durch die λ/4-Platte 55 interferiert das Teilstrahlenbündel T42 in der Ebene der Polarisationsteilerschicht 60 mit dem Teilstrahlenbündel T41 und verläßt als Strahlenbündel A4 den Interferometerblock 25.How out 7a This is the sub-block 33 of the interferometer block 25 entering partial light bundles E4 at the polarization splitter layer 60 split into a partial beam T41 and a partial beam T42, wherein the partial beam T41, the reference beam of an interferometer of the block 33 is. The partial beam T41 is at the reflector 43 to the polarization splitter layer 60 offset ( 7b ) thrown back. The polarization splitter layer 60 passing partial beams T42, which is the measuring beam of this interferometer, passes through the λ / 4-plate 55 , is at the measuring reflector 22 reflected and after further passing the λ / 4 plate 55 at the polarization splitter layer 60 to the reflector 48 deflected where the partial beam T42 to the polarization splitter layer 60 is reflected back. At the polarization splitter layer 60 is the partial beam T42 again to the measuring reflector 22 diverted. After reflection at the measuring reflector 22 and pass through the λ / 4 plate 55 the partial beam T42 interferes in the plane of the polarization splitter layer 60 with the partial beam T41 and leaves as beam A4 the interferometer block 25 ,

Das in den Interferometerblock 25 eintretende, dem anderen Interferometer des Teilblockes 33 zugeordnete Teillichtbündel E5 wird an der Polarisationsteilerschicht 60 aufgespaltet in die Teilstrahlenbündel T51 und Teilstrahlenbündel T52, deren Führung im Block 33 seitlich versetzt zur Strahlenführung im ersten Interferometer erfolgt, wobei Reflexionen des Teilstrahlenbündels T51 und des Teilstrahlenbündels T52 an den Re flektoren 42 und 47 erfolgen und die λ/4-Platte 53 (nicht sichtbar in 7a) mehrmals durch das Teilstrahlenbündel T52 durchlaufen wird. Nach Interferenz der Teilstrahlenbündel T51 und T52 in der Ebene der Polarisationsteilerschicht 60 verläßt das Strahlenbündel A5 den Interferometerblock 25.That in the interferometer block 25 entering, the other interferometer of the sub-block 33 associated partial light bundle E5 is at the polarization splitter layer 60 split into the partial beams T51 and partial beams T52, whose leadership in the block 33 laterally offset to the beam guidance in the first interferometer, wherein reflections of the partial beam T51 and the partial beam T52 to the Re reflectors 42 and 47 done and the λ / 4 plate 53 (not visible in 7a ) is passed several times through the partial beam T52. After interference of the partial beams T51 and T52 in the plane of the polarization splitter layer 60 the beam A5 leaves the interferometer block 25 ,

Das eintretende Teillichtbündel E6 des dritten Interferometers des Teilblockes 33 wird an der Polarisationsteilerschicht 59 in die Teilstrahlenbündel T61 und T62 aufgespaltet. Das Teilstrahlenbündel T61 wird an der Polarisationsteilerschicht 59 zum Reflektor 48 (7a) umgelenkt und von dort zur Polarisationsteilerschicht 59 zurück geleitet, wo es ebenfalls umgelenkt wird. Das Teilstrahlenbündel T62 durchläuft die Polarisationsteilerschicht 59 und die λ/4-Platte 54 zum Meßreflektor 22 und wird dort zur Polarisationsteilerschicht 59 zurück geworfen. Nach Umlenkung an der Polarisationsteilerschicht 59 und Reflexion am Reflektor 42 (7b. in 7a durch Reflektor 43 verdeckt) und abermaliger Umlenkung an der Polarisationsteilerschicht 59 in Richtung des Meßreflektors 22 und Reflexion an diesem Meßreflektor 22 interferiert das Teilstrahlenbündel T62 mit dem Teilstrahlenbündel T61 und verläßt als Strahlenbündel A6 den Interferometerblock 25.The entering partial light bundle E6 of the third interferometer of the sub-block 33 is at the polarization splitter layer 59 split into the partial beams T61 and T62. The partial beam T61 is at the polarization splitter layer 59 to the reflector 48 ( 7a ) and from there to the polarization splitter layer 59 directed back where it is also redirected. The partial beam T62 passes through the polarization splitter layer 59 and the λ / 4 plate 54 to the measuring reflector 22 and becomes the polarization splitter layer there 59 thrown back. After deflection at the polarization splitter layer 59 and reflection at the reflector 42 ( 7b , in 7a by reflector 43 hidden) and repeated deflection at the polarization splitter layer 59 in the direction of the measuring reflector 22 and reflection on this measuring reflector 22 the partial beam T62 interferes with the partial beam T61 and leaves the interferometer block as the beam A6 25 ,

Die Strahlenbündel A4 bis A6 werden Fotoempfängern zugeleitet, aus deren Signale in der Auswerteeinheit die entsprechenden Meßwerte in Richtung der Z-Koordinate und für die Drehungen um die X- und um die Y-Koordinate ermittelt werden.The ray beam A4 to A6 become photo receivers from whose signals in the evaluation the corresponding readings in the direction of the Z coordinate and for the rotations around the X and to be determined by the Y coordinate.

11
Objekttischstage
22
Maschinenbettmachine bed
3, 43, 4
Führungsschienenguide rails
5, 6, 75, 6, 7
Wagendare
88th
Rahmenframe
9, 109 10
Führungenguides
1111
Rahmenframe
12, 13, 1412 13, 14
Wagendare
15, 16, 1715 16, 17
Aktuatoractuator
1818
Aktuatoractuator
1919
Abschlußplatteend plate
20, 21, 2220 21, 22
Meßreflektormeasuring reflector
23, 2423 24
Aufnahmeflächenreceiving surfaces
2525
InterferometerblockInterferometerblock
26, 2726 27
Kegelpfannenconical seats
2828
KugelBullet
29, 3029 30
Ebenelevel
3131
KugelBullet
3232
Membranmembrane
33, 3433 34
Teilblockpartial block
3535
Verbindungsflächeinterface
36 bis 4136 to 41
strahlenführende Elementeradiating elements
42 bis 5042 until 50
Reflektoren (50 in den Figuren nicht sichtbar)Reflectors ( 50 not visible in the figures)
5151
Oberflächesurface
5252
PolarisationsteilerschichtPolarization splitting film
53 bis 5553 to 55
λ/4-Platteλ / 4 plate
56, 57, 5856 57, 58
λ/4-Platteλ / 4 plate
59, 6059, 60
PolarisationsteilerschichtPolarization splitting film
A1 bis A6A1 to A6
Strahlenbündelray beam
E1 bis E6E1 to E6
TeillichtbündelDivided light beam
M1 bis M12M1 to M12
Meßstrahlenbündelmeasurement beams
T11, T21, T31, T41, T51, T61T11, T21, T31, T41, T51, T61
Teilstrahlenbündel (Referenzstrahlenbündel)Partial beams (reference beams)
T12, T22, T32, T42, T52, T62T12, T22, T32, T42, T52, T62
Teilstrahlenbündel (Meßstrahlenbündel)Partial beams (measuring beams)

Claims (7)

Anordnung zur hochgenauen Positionierung und Messung von auf Objekttischen angeordneten Objekten umfassend – einen in einem Verstellvolumen in drei Koordinaten durch Antriebe meßbar verschiebbaren Objekttisch zur Aufnahme von zu positionierenden Objekten, wobei der Objekttisch zur Verstellung in zwei Koordinaten X und Y auf einer Kreuzschlittenanordnung und zur Bewegung in der dritten Koordinate Z auf hochgenau ansteuerbaren, auf der Kreuzschlittenanordnung angeordneten Verstellelementen gelagert ist, – ein, einen Interferometerblock umfassendes, interferentielles Laser-Wegmeßsystem zur Bestimmung der Verschiebung und/oder der Position des Objekttisches, bestehend aus Laserlichtquelle, strahlführenden Elementen, Interferometern mit Meß- und Referenzreflektoren sowie auswertbare Meßsignale erzeugenden Strahlungsempfängern, wobei die Meßreflektoren für die Koordinaten X, Y und Z an orthogonalen Flächen des Objekttisches starr angeordnet sind, und – Antriebsmittel zur Verschiebung des Objekttisches im Verstellvolumen und zu seiner winkelmäßigen Verstellung in Bezug auf die Koordinaten X, Y und Z, dadurch gekennzeichnet, – daß im Verstellvolumen im vom Objekttisch (1) umschlossenen, nach unten offenen Raum ein aus zwei zusammengefügten, jeweils drei Interferometer umfassenden Teilblöcken (33; 34) bestehender Interferometerblock (25) angeordnet ist, wobei ein erster Teilblock (34) je ein Interferometer zur Messung der Positionen in zwei Koordinatenrichtungen (X; Y) und der Drehung um eine Koordinatenachse (Z) und ein zweiter Teilblock (33) je ein Interferometer zur Messung der Position in einer Koordinatenrichtung (Z) und der Drehungen um zwei Koordinatenachsen (X; Y) umfaßt, und – daß die Meßreflektoren (20; 21; 22) der Interferometer innerhalb des Verstellvolumens an im Innern des Objekttisches (1) liegenden, orthogonal zueinander verlaufenden Flächen (23; 24) des Objekttisches (1) und der Abschlußplatte (19) angeordnet sind, oder diese Flächen selbst die Reflektoren darstellen.Arrangement for high-precision positioning and measurement of objects arranged on object tables comprising - an object in an adjustment volume in three coordinates by drives measurably displaceable object table for receiving objects to be positioned, the object table for adjustment in two coordinates X and Y on a cross slide assembly and movement in the third coordinate Z is mounted on adjusting elements which can be controlled with high precision and arranged on the cross slide arrangement, an interferential laser displacement measuring system comprising an interferometer block for determining the displacement and / or the position of the object table, consisting of laser light source, beam guiding elements, interferometers with measuring and reference reflectors and evaluable measuring signals generating radiation receivers, wherein the measuring reflectors for the coordinates X, Y and Z are rigidly arranged on orthogonal surfaces of the object table, and - drive means for Versc displacement of the object table in the adjustment volume and its angular displacement with respect to the coordinates X, Y and Z, characterized in that - in the adjustment volume in the object table ( 1 ) enclosed space, which is composed of two sub-blocks composed of three interferometers each ( 33 ; 34 ) existing interferometer block ( 25 ), wherein a first sub-block ( 34 ) one interferometer each for measuring the positions in two coordinate directions (X; Y) and the rotation about a coordinate axis (Z) and a second sub-block ( 33 ) each an interferometer for measuring the position in a coordinate direction (Z) and the rotations about two coordinate axes (X; Y) comprises, and - that the measuring reflectors ( 20 ; 21 ; 22 ) of the interferometer within the adjustment volume in the interior of the object table ( 1 ) lying orthogonal to each other surfaces ( 23 ; 24 ) of the object table ( 1 ) and the end plate ( 19 ) are arranged, or these surfaces themselves represent the reflectors. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzstrahlengänge der sechs Interferometer innerhalb des Interferometerblockes (25) angeordnet sind.Arrangement according to claim 1, characterized in that the reference beam paths of the six interferometers within the interferometer block ( 25 ) are arranged. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilblöcke (33; 34) durch Ansprengen oder Kitten an einer Trennebene miteinander verbunden sind.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the two sub-blocks ( 33 ; 34 ) are joined together by wringing or kitten at a parting plane. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein jeder der beiden Teilblöcke (33; 34) strahlenführende Elemente (36 bis 41) sowie Reflektoren (42 bis 50) umfaßt, welche an den Teilblöcken (33; 34) angeordnet sind.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that each of the two sub-blocks ( 33 ; 34 ) radiative elements ( 36 to 41 ) as well as reflectors ( 42 to 50 ), which at the sub-blocks ( 33 ; 34 ) are arranged. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlenführenden Elemente (36 bis 41) Strahlenteilerwürfel und/oder 90°-Strahlumlenker (Reflektoren) umfassen.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation-guiding elements ( 36 to 41 ) Beam splitter cube and / or 90 ° beam deflector (reflectors) include. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Strahlenteilerwürfel mindestens eine polarisationsoptisch wirkende Teilerfläche aufweist.Arrangement according to claim 5, characterized in that that at least a beam splitter cube at least has a polarization optically acting splitter surface. Anordnung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlführenden Elemente (36; 41) und/oder die Reflektoren (42 bis 50) an den Teilblöcken angesprengt oder angekittet sind.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the beam-guiding elements ( 36 ; 41 ) and / or the reflectors ( 42 to 50 ) are sprinkled or puttied on the sub-blocks.
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