DE19628969C1

DE19628969C1 - Coordinate position measuring device using dual-beam interferometer

Info

Publication number: DE19628969C1
Application number: DE1996128969
Authority: DE
Inventors: Klaus Rinn
Original assignee: Leica Mikroskopie und Systems GmbH
Current assignee: Leica Microsystems CMS GmbH
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 1997-10-02
Anticipated expiration: 2016-07-19
Also published as: WO1998003836A1

Abstract

In a two-beam interferometer the influence of changes in wavelength on the measurement of path length is effectively reduced by interposing a translucent, closed, incompressible body in the reference beam or the measurement beam so that when the movable measurement mirror is positioned in a certain way the portions of reference beam and measurement beam passing outside the body are of equal length.

Description

Die Erfindung betrifft eine Koordinaten-Meßvorrichtung zur Bestimmung der Position eines verfahrbaren Tisches gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a coordinate measuring device for determining the Position of a movable table according to the preamble of Claim 1.

Referenzstrahl-Interferometer werden vielfältig für hochgenaue Abstands- und Positionsmessungen eingesetzt. So sind sie beispielsweise wesentlicher Bestandteil von Masken- und Wafervermessungsgeräten, die in der Halbleiterindustrie verwendet werden. In der US 5 469 260 A wird zum Beispiel ein Gerät dieser Art beschrieben. Um die Strukturen aktueller hochintegrierter Schaltkreise vermessen zu können, bieten diese Geräte heute eine Genauigkeit im Bereich von wenigen Nanometern. Dies erfordert einen hohen Aufwand zur Fehlerminimierung an allen Komponenten.Reference beam interferometers are becoming versatile for high-precision distance and Position measurements used. For example, they are more essential Part of mask and wafer measuring devices that are used in the Semiconductor industry can be used. For example, in US 5,469,260 A described a device of this type. To the structures of current highly integrated Being able to measure circuits, these devices now offer accuracy in the range of a few nanometers. This requires a lot of effort Error minimization on all components.

Bei einer hochgenauen interferometrischen Messung wird in der Regel der relative Weglängenunterschied zwischen einem Meßspiegel an einem verfahrbaren Meßobjekt im Meßstrahlengang und einem Referenzspiegel im Referenzstrahlengang gemessen. Bei der Messung wird bestimmt, wie sich die Phase des Lichtes bei der Bewegung des Meßobjektes ändert. Dabei ist die Wellenlänge des Lichtstrahls der Maßstab der Messung. Der relative Weg längenunterschied wird also in der Einheit "Wellenlänge" angegeben. Der aktuelle Wert der Wellenlänge eines Lichtstrahls hängt vom Brechungsindex des von dem Lichtstrahl durchlaufenen Mediums ab. Der Brechungsindex variiert beispielsweise durch langsame Änderungen oder schnelle Schwankungen von Temperatur, Luftdruck und Luftfeuchte oder auch Änderungen der Luftzusammensetzung. Die Schwankungen in den Meßergebnissen aufgrund von Wellenlängenänderungen sind bei typischen Messungen zum Beispiel an Wafern und Masken mit ungefähr ±0,1 µm nicht mehr vernachlässigbar gegenüber den zu messenden Strukturen und sind daher für die geforderte Meßgenauigkeit nicht tragbar.In the case of a highly accurate interferometric measurement, the relative path length difference between a measuring mirror at a movable measuring object in the measuring beam path and a reference mirror in Reference beam path measured. The measurement determines how the Phase of the light changes during the movement of the measurement object. Here is the Wavelength of the light beam is the scale of the measurement. The relative way length difference is therefore given in the unit "wavelength". Of the current value of the wavelength of a light beam depends on the refractive index of the medium traversed by the light beam. The refractive index varies for example through slow changes or fast changes Fluctuations in temperature, air pressure and humidity or else Changes in air composition. The fluctuations in the Measurement results due to changes in wavelength are typical for Measurements, for example, on wafers and masks with approximately ± 0.1 µm are not and are more negligible compared to the structures to be measured therefore not acceptable for the required measurement accuracy.

Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit ist eine Berücksichtigung der Wellen längenänderungen des Lichtstrahls in Form einer ständigen Wellenlängen korrektur erforderlich.To increase the accuracy of measurement, the waves must be taken into account changes in the length of the light beam in the form of constant wavelengths correction required.

Für hochgenaue Entfernungsmessungen wird das Meßgerät in einer Klimakammer betrieben. In dieser wird mindestens die Temperatur, in einigen Klimakammern zusätzlich auch die Luftfeuchte konstant gehalten. Der Regelgenauigkeit von Temperatur und Luftfeuchte sind technische Grenzen gesetzt. Auch läßt sich mit vertretbarem Aufwand keine hermetisch dichte Kammer zur Konstanthaltung des Luftdrucks herstellen, insbesondere weil einfaches und schnelles Wechseln der Meßobjekte notwendig ist. So verursacht das Betätigen der Beladeöffnung selbst schnelle Luftdruck schwankungen.For highly accurate distance measurements, the measuring device is in one Climate chamber operated. In this at least the temperature, in some Climate chambers also kept the humidity constant. Of the Control accuracy of temperature and air humidity are technical limits set. Also, no hermetically sealed can be done with reasonable effort Create a chamber to keep the air pressure constant, especially because simple and quick changing of the test objects is necessary. So actuating the loading opening itself causes rapid air pressure fluctuations.

In einer gesonderten Messung muß daher die Interferometerwellenlänge ständig erfaßt werden. Dies kann durch Vermessen einer Strecke mit kon stanter Länge (sogenannter "wavelength tracker") oder durch Messen der Einflußfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchte etc. und ständige Berechnung der aktuellen Wellenlänge geschehen. Diese Wellenlängenkorrektur ist aber grundsätzlich fehlerbehaftet, weil zum Beispiel die Präzision der ihr zugrundeliegenden Messungen nur endlich ist oder weil eine hoch präzise Messung nicht notwendig schnell genug ist, um rasche Änderungen der Meßgröße wiederzugeben. Damit liefert die Wellenlängenkorrektur auch einen Fehler zur korrigierten Wellenlänge.The interferometer wavelength must therefore be carried out in a separate measurement be constantly recorded. This can be done by measuring a distance with con constant length (so-called "wavelength tracker") or by measuring the Influencing factors such as temperature, humidity, etc. and constant calculation of the current wavelength happen. However, this wavelength correction is basically buggy because, for example, the precision of your underlying measurements is only finite or because a highly precise Measurement is not necessary fast enough to make rapid changes in the Play measured variable. The wavelength correction also provides one Corrected wavelength error.

In der US 5 469 260 A wird insbesondere auf den Einfluß von schnellen, zufälligen Luftbewegungungen eingegangen, wie sie beispielsweise nach Türenöffnen oder -schließen oder nach Bewegungen in der Umgebung des Meßgerätes auftreten. Die dadurch verursachten örtlich begrenzten Luftdruckschwankungen bewirken lokale Änderungen des Brechungsindexes und damit Wellenlängenänderungen im Lichtstrahl. Zur Lösung des Problems wird vorgeschlagen, den Meß- und den Referenzstrahlengang mit an beiden Enden offenen Rohren zu umhüllen. In die Rohre soll definiert temperaturstabilisierte Luft oder temperaturstabilisiertes Gas eingeblasen werden. Für den längenvariablen Meßstrahlengang sind Rohre mit teleskopartigem Verlängerungsmechanismus vorgesehen. Durch die weitgehende Umhüllung des Lichtstrahls wird der Einfluß schneller Luftdruckschwankungen weitgehend verhindert.In US 5 469 260 A, the influence of fast, accidental air movements, such as after Opening or closing doors or after movement in the vicinity of the Occur. The resulting localized Air pressure fluctuations cause local changes in the refractive index and thus wavelength changes in the light beam. To solve the problem it is proposed to use the measuring and reference beam paths on both To wrap ends of open tubes. In the pipes should be defined blown in temperature-stabilized air or gas will. For the variable-length measuring beam path there are tubes with telescopic extension mechanism provided. Through the the influence of the light beam is largely enveloped Air pressure fluctuations largely prevented.

Nachteilig bei dieser Methode ist der erhebliche konstruktive Aufwand für die Rohrumhüllung bei ohnehin engen Platzverhältnissen im Meßaufbau. Darüberhinaus sind Versorgungsleitungen für die gezielte Luftbeströmung der umhüllenden Rohre erforderlich. Außerdem vermindert die vorgeschlagene Konstruktion nur den Einfluß von sehr schnellen, lokalen Luftdruck schwankungen. Klimatische Luftdruckänderungen und Luftfeuchteänderungen, auch nach Öffnen der Türen der Klimakammer, haben weiterhin Einfluß auf die Wellenlänge des Lichts und damit die Meßergebnisse.A disadvantage of this method is the considerable design effort for the Pipe sheathing in tight spaces in the test setup. In addition, there are supply lines for the targeted air flow enveloping pipes required. In addition, the proposed one diminishes Construction only the influence of very fast, local air pressure fluctuations. Climatic changes in air pressure and changes in air humidity, Even after opening the doors of the climate chamber, they continue to have an impact on the Wavelength of light and thus the measurement results.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Interferometer anzugeben, bei welchem durch minimalen konstruktiven Aufwand der Einfluß von Wellenlängenänderungen des Lichtstrahls infolge von sowohl langfristigen Klimaänderungen als auch schnellen Klimaschwankungen auf das Meßergebnis minimiert wird.It is therefore an object of the present invention to provide an interferometer in which the influence of Wavelength changes in the light beam due to both long-term Climate changes as well as rapid climate fluctuations on the measurement result is minimized.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by the features specified in claim 1 solved. Further advantageous developments of the invention are the subject of Subclaims.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der Korrekturfehler der Abstandsbestimmung allein mit der Weglängendifferenz zwischen Referenzstrahlengang und Meßstrahlengang skaliert. Entsprechend der Anzahl der auf die Weglängendifferenz entfallenden Wellenlängen wird der Fehler aus der Korrektur jeder einzelnen Wellenlänge aufaddiert.The invention is based on the knowledge that the correction error of Distance determination only with the path length difference between Reference beam path and measuring beam path scaled. According to the number The error is determined by the wavelengths due to the path length difference the correction of each individual wavelength added.

Um den Fehler bei der Abstandsbestimmung infolge der Korrektur der Wellenlänge zu minimieren, muß also die Weglängendifferenz zwischen Referenzstrahlengang und Meßstrahlengang möglichst klein gehalten werden. Daraus ergibt sich die Forderung, den Referenzstrahlengang und den Meßstrahlengang im Ausgangspunkt der Abstandsmessung gleich lang zu gestalten. Dies ist konstruktiv nicht oder nur unter Inkaufnahme anderer Nachteile zu erreichen.To the error in the distance determination due to the correction of the To minimize wavelength, the path length difference between Reference beam path and measuring beam path are kept as small as possible. This results in the requirement, the reference beam path and the Measuring beam path at the starting point of the distance measurement is the same length shape. This is constructively not or only at the expense of others To achieve disadvantages.

Erfindungsgemäß wird die sich aus der Positionierung von Referenzspiegel und Meßspiegel ergebende statische Weglängendifferenz in den Strahlengängen durch einen Körper ausgefüllt, dessen Lichtübertragungsmedium durch äußere Einflüsse weitgehend unbeeinflußt bleibt. Auf diese Weise wird erreicht, daß gleiche Längenanteile von Referenzstrahlengang und Meßstrahlengang verbleiben, die den Klimaeinflüssen ausgesetzt sind. Der diesen Anteilen zuzuordnende Fehler der Wellenlängenkorrektur hebt sich bei der interferometrischen Differenzbildung auf. Das Teilstück des Strahlengangs innerhalb des eingefügten Körpers ist eine Strecke konstanter Wellenlänge und wird nicht mit Fehlern aus der Wellenlängenkorrektur behaftet.According to the invention, this results from the positioning of the reference mirror and Measuring path difference resulting static path length difference in the beam paths filled by a body, the light transmission medium by external Influences remain largely unaffected. In this way it is achieved that equal lengths of reference beam path and measuring beam path remain that are exposed to climate influences. Of these proportions attributable error of the wavelength correction is in the interferometric difference formation. The section of the beam path inside the inserted body is a constant wavelength and is not affected by errors from the wavelength correction.

Da der Meßspiegel mit dem Tisch innerhalb eines zu vermessenden Bereichs verfahren werden kann, ist die Länge des Meßstrahlengangs variabel. Es geht in die Wellenlängenkorrektur aber nur die aus der Verschiebung resultierende Weglängendifferenz ein. Bei fester Länge des in den Strahlengang eingefügten Körpers ist für eine bestimmte Position des Meßspiegels der Fehler der Abstandsbestimmung minimal. Beim Verfahren des Meßspiegels aus dieser bestimmten Position steigt der Fehler der Abstandsbestimmung leicht an, bleibt aber erheblich unter den Fehlerwerten zurück, die ohne Einfügen des Körpers erzielt werden. Es erweist sich daher als vorteilhaft, diese bestimmte Position kleinsten Fehlers in die Mitte des zu vermessenden Bereichs zu legen und die Länge des in den Strahlengang eingefügten Körpers dazu passend zu wählen. As the measuring mirror with the table within an area to be measured can be moved, the length of the measuring beam path is variable. It goes in the wavelength correction only results from the shift Path length difference. With a fixed length of the inserted in the beam path The body is the error of a certain position of the measuring mirror Distance determination minimal. When moving the measuring mirror out of this In certain positions, the error in the distance determination increases slightly, remains but return significantly below the error values without inserting the body be achieved. It therefore proves to be advantageous to this particular position smallest error in the middle of the area to be measured and the To choose the length of the body inserted into the beam path.

Durch geeignete Auswahl der durchstrahlten Länge der Körpers kann daher das Minimum des Fehlers der Abstandsbestimmung infolge der Wellenlängen korrektur einer optimalen Position des Meßspiegels im Verfahrbereich zugeordnet werden.With a suitable selection of the irradiated length of the body, this can be done Minimum of the error of the distance determination due to the wavelengths correction of an optimal position of the measuring mirror in the travel range be assigned.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe der schematischen Figuren der Zeichnung näher erläutert.The invention is based on exemplary embodiments with the aid of schematic figures of the drawing explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Interferometer mit feststehender Strahlenganganpassung; FIG. 1 is an interferometer with a fixed beam path adjustment;

Fig. 2 ein Interferometer mit variabler Strahlenganganpassung. Fig. 2 shows an interferometer with variable beam path adaptation.

In Fig. 1 ist ein Meßspiegel 1 an einem Tisch 2 montiert, der auf einem Unterteil 3 verfahren werden kann. Die Spiegelfläche des Meßspiegels 1 steht senkrecht zur Verfahrrichtung des Tisches 2. Entsprechend dem Verfahrbereich des Tisches 2 wird der Meßspiegel 1 über den gewünschten Meßbereich verfahren. Über der Mitte des Verfahrbereiches des Tisches 2 ist ein Objektiv 4 zur Betrachtung der Tischoberfläche angeordnet, an dem ein feststehender Referenzspiegel 5 montiert ist. Der Referenzspiegel 5 ist parallel zum Meßspiegel 1 ausgerichtet. Ein Referenzstrahl-Interferometer 6 vergleicht die Phasen kohärenter Lichtstrahlen, die einen Referenzstrahlengang 7 zu dem Referenzspiegel 3 und einen Meßstrahlengang 8 zu dem Meßspiegel 1 durchlaufen. Das Meßsignal des Interferometers wird einer Positions bestimmungseinheit 9 zugeführt, die daraus die Position des Tisches 2 bestimmt.In Fig. 1, a measuring mirror 1 is mounted on a table 2 , which can be moved on a lower part 3 . The mirror surface of the measuring mirror 1 is perpendicular to the direction of travel of the table 2 . The measuring mirror 1 is moved over the desired measuring range in accordance with the travel range of the table 2 . A lens 4 for viewing the table surface, on which a fixed reference mirror 5 is mounted, is arranged above the center of the travel range of the table 2 . The reference mirror 5 is aligned parallel to the measuring mirror 1 . A reference beam interferometer 6 compares the phases of coherent light beams which pass through a reference beam path 7 to the reference mirror 3 and a measuring beam path 8 to the measuring mirror 1 . The measurement signal of the interferometer is fed to a position determination unit 9 , which determines the position of the table 2 therefrom.

Im dargestellten Fall ist der Referenzstrahlengang 7 länger als der Meß strahlengang 8. Daher ist ein erfindungsgemäßer, lichtdurchlässiger, geschlossener, inkompressibler Körper 10 in den Referenzstrahlengang 7 eingefügt. Seine durchstrahlte Länge entspricht dem Weglängenunterschied zwischen dem dargestellten Referenzstrahlengang 7 und dem Meßstrahlengang 8.In the illustrated case, the reference beam path 7 is longer than the measuring beam path 8 . A translucent, closed, incompressible body 10 according to the invention is therefore inserted into the reference beam path 7 . Its irradiated length corresponds to the path length difference between the illustrated reference beam path 7 and the measuring beam path 8 .

In dem dargestellten Beispiel liegt die Startposition für die Messung am Anfang des Verfahrbereiches des Tisches. Damit liegt die Position des geringsten Fehlers der Abstands- beziehungsweise Positionsbestimmung in diesem Beispiel auch am Anfang des Verfahrbereiches des Tisches. Wenn diese Position des geringsten Fehlers in der Mitte des Meßbereiches liegen soll, muß der eingefügte Körper 10 um den Verfahrweg des Tisches 2 bis zu der Mitte des Meßbereiches länger gewählt werden. Auf diese Weise kann durch Wahl einer geeigneten Länge des eingefügten Körpers 10 die Position des geringsten Fehlers der Abstandsbestimmung je nach Anwendungsfall an eine gewünschte vorbestimmte Position des verfahrbaren Tisches 2 gelegt werden.In the example shown, the starting position for the measurement is at the beginning of the travel range of the table. The position of the smallest error in the distance or position determination in this example is thus also at the beginning of the travel range of the table. If this position of the slightest error is to be in the middle of the measuring range, the inserted body 10 must be selected longer by the travel distance of the table 2 up to the center of the measuring range. In this way, by choosing a suitable length of the inserted body 10, the position of the smallest error in the distance determination, depending on the application, can be placed at a desired predetermined position of the movable table 2 .

Der eingefügte Körper 10 ist vorteilhaft als metallisches Rohr 11 ausgeführt, dessen Enden beide durch links und rechts eingekittete Scheiben 12, 13, zum Beispiel aus Glas, verschlossen sind. Die Glasscheiben 12, 13 stehen dabei senkrecht zur Durchstrahlrichtung. Das im metallischen Rohr 11 befindliche Luftvolumen kann unter Normalbedingungen eingeschlossen worden sein. Als besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn, wie bei der beschriebenen Luft füllung, der Brechungsindex innerhalb des Rohres möglichst gleich dem Brechungsindex der umgebenden Luft ist.The inserted body 10 is advantageously designed as a metallic tube 11 , the ends of which are both closed by discs 12 , 13 cemented on the left and right, for example made of glass. The glass panes 12 , 13 are perpendicular to the direction of transmission. The volume of air in the metallic tube 11 may have been trapped under normal conditions. It proves to be particularly advantageous if, as with the air filling described, the refractive index within the tube is as equal as possible to the refractive index of the surrounding air.

Die Wellenlänge des Lichts innerhalb dieses eingefügten Körpers 10 ist zwar temperaturabhängig. Da aber das Interferometer in einer Klimakammer betrieben wird, ist die Umgebungstemperatur konstant. Daher ist für die weiteren Messungen die Lichtwellenlänge innerhalb des eingefügten Körpers 10 nach einmaliger Berechnung ebenfalls konstant und unterliegt nicht der Wellenlängenkorrektur, die für die außerhalb des eingefügten Körpers 10 verlaufenden Strahlenganganteile durchgeführt wird.The wavelength of the light within this inserted body 10 is temperature-dependent. However, since the interferometer is operated in a climatic chamber, the ambient temperature is constant. For the further measurements, therefore, the light wavelength inside the inserted body 10 is also constant after a single calculation and is not subject to the wavelength correction that is carried out for the beam path components running outside the inserted body 10 .

Eine Evakuierung des metallischen Rohres 11 ist ebenfalls möglich, aber nicht erforderlich. Sie bietet den Vorteil einer für jede Temperatur konstanten Wellenlänge des Lichts innerhalb des eingefügten Körpers 10.Evacuation of the metallic tube 11 is also possible, but not necessary. It offers the advantage of a wavelength of light within the inserted body 10 that is constant for any temperature.

Für häufig wechselnde Meßbereiche ist die Verwendung eines eingefügten Körpers mit variabler Durchstrahllänge vorteilhaft.For frequently changing measuring ranges, use an inserted one Body with variable transmission length advantageous.

Dies kann durch einen in sich selbst längenvariablen Körper realisiert werden. Allerdings bringt die konstruktive Ausführung Schwierigkeiten mit sich. Wenn beispielsweise der eingefügte Körper mit einem längenvariablen Element ausgestattet wird, erfordert die Konstanthaltung des Luftdrucks in diesem variablen Volumen einen hohen Regelaufwand. Daher ist zum Beispiel eine längenvariable Ausführung des eingefügten Körpers aus dicht ineinander geschachtelten Rohren mit teleskopartigem Verlängerungsmechanismus auch nicht ohne weiteres verwendbar.This can be realized by a body that is variable in length. However, the constructive implementation brings with it difficulties. If for example the inserted body with a variable-length element is equipped, the air pressure must be kept constant variable volume a high control effort. Therefore, for example, is one variable length execution of the inserted body from tightly together nested tubes with telescopic extension mechanism too not easily usable.

Eine weitere Variante eines längenvariablen Körpers besteht in der Reihenanordnung mehrerer kürzerer in den Strahlengang eingefügter Körper anstelle eines längeren Körpers. Diese kürzeren eingefügten Körper können je nach Bedarf einzeln oder zu mehreren in den Strahlengang eingeschoben oder aus ihm entfernt werden. Wenn wieder die Konstruktion des beidseitig durch Glasscheiben abgeschlossenen Metallrohres zum Einsatz kommt, wird jedoch beim Ein- oder Ausschwenken eines dieser Rohre der Lichtstrahl unterbrochen. Dies stört die Messung, weil kommerzielle Interferometer einen ununterbroche nen Lichtstrahl erfordern. Nur wenn die Rohrwandstärke deutlich geringer als der Lichtstrahldurchmesser gewählt wird, kann diese Störung verhindert werden. Dann würde beim Schwenken der Rohrwand durch den Lichtstrahl dieser nicht vollständig unterbrochen, sondern nur teilweise abschattiert.Another variant of a variable-length body is the Row arrangement of several shorter bodies inserted into the beam path instead of a longer body. These shorter inserted bodies can ever pushed into the beam path individually or in groups as required or be removed from it. If the construction of the double sided through Glass panes of closed metal tube is used, however the light beam is interrupted when one of these tubes is swung in or out. This interferes with the measurement because commercial interferometers keep one uninterrupted require a light beam. Only if the pipe wall thickness is significantly less than that If the beam diameter is selected, this interference can be prevented. Then, when the tube wall was pivoted by the light beam, it would not completely interrupted, but only partially shaded.

Günstiger als die bisher beschriebenen Lösungen ist aber der Einsatz eines eingefügten Körpers 10′ mit variabler Durchstrahllänge, wie er in Fig. 2 in dem bereits bekannten Meßaufbau dargestellt ist. Dieser eingefügte Körper 10′ weist bei konstanten Außenabmessungen parallel zu seiner Durchstrahlrichtung verschiedene Durchstrahllängen auf.However, cheaper than the solutions described so far is the use of an inserted body 10 'with variable beam length, as shown in Fig. 2 in the already known measurement setup. This inserted body 10 'has different transmission lengths at constant external dimensions parallel to its direction of transmission.

Durch Verschieben des eingefügten Körpers 10′ senkrecht zum Strahlengang kann seine durchstrahlte Länge passend zum Anwendungsfall mit variierenden Weglängendifferenzen zwischen Referenzstrahlengang 7 und Meßstrahlengang 8 gewählt werden. Die Verschiebung dieses Körpers 10′ kann durch eine elektronische Ansteuerung vorteilhaft mit dem aktuellen Verfahrweg des Tisches 2 gekoppelt werden.By moving the inserted body 10 'perpendicular to the beam path, its irradiated length can be selected to suit the application with varying path length differences between reference beam path 7 and measuring beam path 8 . The displacement of this body 10 'can advantageously be coupled to the current travel path of the table 2 by electronic control.

Eine vorteilhafte Ausführungsform eines solchen eingefügten Körpers 10′ mit variabler Durchstrahllänge besteht aus einem metallischen Rohr 11 mit großem Durchmesser, welches beidseitig mit eingekitteten planparallelen Scheiben 12, 13 abgeschlossen ist. Die Besonderheit besteht in der Ausrichtung der Scheiben 12, 13. Die eine, hier die linke Glasscheibe 12, steht senkrecht zum Strahlengang, die andere, hier die rechte Glasscheibe 13, ist jedoch gegen den Strahlengang geneigt. Beim Passieren der geneigten Glasscheibe 13 erfährt der Lichtstrahl lediglich einen kleinen Parallelversatz, der beim Zurückkehren des Strahls nach der Reflexion am Referenzspiegel 5 durch den entsprechend entgegengesetzten zweiten Parallelversatz an der geneigten Scheibe 13 wieder aufgehoben wird. Dadurch bleibt die übrige optische Gesamtanordnung von der geneigten Anordnung der einen Scheibe unberührt. Durch den geneigten Einbau beider Glasscheiben würde eine noch größere Variation der durchstrahlten Länge des eingefügten Körpers ermöglicht.An advantageous embodiment of such an inserted body 10 'with variable transmission length consists of a metallic tube 11 with a large diameter, which is closed on both sides with cemented plane-parallel disks 12 , 13 . The special feature is the alignment of the disks 12 , 13 . One, here the left glass pane 12 , is perpendicular to the beam path, the other, here the right glass pane 13 , is inclined towards the beam path. When passing through the inclined glass pane 13 , the light beam only experiences a small parallel offset, which is canceled again when the beam returns after reflection on the reference mirror 5 by the correspondingly opposite second parallel offset on the inclined pane 13 . As a result, the rest of the overall optical arrangement remains unaffected by the inclined arrangement of the one pane. The inclined installation of both glass panes would allow an even greater variation in the irradiated length of the inserted body.

Parallel zum Strahlengang weist der eingefügte Körper 10′ unterschiedliche Durchstrahllängen auf. Die Neigung der einen Glasscheibe 13 darf nur kleiner als der Grenzwinkel der Totalreflexion gewählt werden. Dadurch ist die kürzeste und die längste Durchstrahllänge nur noch durch die Wahl eines passend großen Rohrdurchmessers festgelegt. Je größer der Rohrdurchmesser gewählt wird, um so größer ist der Variationsbereich der Durchstrahllänge des Rohres. Durch Verschieben des eingefügten Körpers 10′ senkrecht zur Strahlrichtung und in Richtung größerer oder kleinerer Durchstrahllänge wird die geeignete Durchstrahllänge für den jeweiligen Anwendungsfall eingestellt. Besonders vorteilhaft ist eine Verschiebung des eingefügten Körpers 10′ synchron mit der Verfahrbewegung des Tisches 2. Dadurch wird die Durchstrahllänge des eingefügten Körpers 10′ in geeigneter Weise zur variierenden Länge des Meßstrahlenganges mitgeführt.Parallel to the beam path, the inserted body 10 'has different transmission lengths. The inclination of one glass pane 13 may only be chosen to be smaller than the critical angle of total reflection. As a result, the shortest and longest beam lengths are only determined by choosing a suitably large pipe diameter. The larger the tube diameter is chosen, the greater the range of variation of the tube's transmission length. By moving the inserted body 10 'perpendicular to the beam direction and in the direction of larger or smaller beam length, the suitable beam length is set for the respective application. A displacement of the inserted body 10 'in synchronism with the movement of the table 2 is particularly advantageous. As a result, the beam length of the inserted body 10 'is carried in a suitable manner to the varying length of the measuring beam path.

BezugszeichenlisteReference list

1 am Tisch montierter Meßspiegel
2 verfahrbarer Tisch
3 Unterteil des Tisches
4 Objektiv
5 feststehender Referenzspiegel
6 Interferenzstrahl-Interferometer
7 Referenzstrahlengang
8 Meßstrahlengang
9 Positionsbestimmungseinheit
10 eingefügter Körper
11 metallisches Rohr
12 links eingekittete Scheibe
13 rechts eingekittete Scheibe 1 measuring mirror mounted on the table
2 movable table
3 lower part of the table
4 lens
5 fixed reference mirror
6 interference beam interferometer
7 reference beam path
8 measuring beam path
9 position determination unit
10 inserted body
11 metallic tube
12 pane cemented in on the left
13 pane cemented in on the right

Claims

1. Koordinaten-Meßvorrichtung zur Bestimmung der Position eines verfahrbaren Tisches (2) mit einem am Tisch montierten Meßspiegel (1), dessen Spiegelfläche senkrecht zur Verfahrrichtung des Tisches (2) steht und einem dazu parallel ausgerichteten, ortsfesten Referenzspiegel (5) als Teile eines Referenzstrahl-Interferometers (6) mit einem auf den Meßspiegel (1) ausgerichteten Meßstrahlengang (8) und einem auf den Referenzspiegel (5) ausgerichteten Referenzstrahlengang (7), sowie einer Einrichtung (9) zur Bestimmung der Position des Tisches (2) aus den vom Referenzstrahl- Interferometer (6) erzeugten Meßsignalen, gekennzeichnet durch einen lichtdurchlässigen, geschlossenen, inkompressiblen Körper (10), der so in den jeweils längeren der beiden Interferometer-Strahlengänge (7, 8) eingefügt ist, daß die außerhalb des Körpers (10) verlaufenden Anteile der Interferometer-Strahlengänge (7, 8) bei einer vorbestimmten Position des verfahrbaren Tisches (2) gleich lang sind.1. Coordinate measuring device for determining the position of a movable table ( 2 ) with a measuring mirror ( 1 ) mounted on the table, the mirror surface of which is perpendicular to the direction of travel of the table ( 2 ) and a stationary, parallel reference mirror ( 5 ) as part of one Reference beam interferometer ( 6 ) with a measuring beam path ( 8 ) aligned with the measuring mirror ( 1 ) and a reference beam path ( 7 ) aligned with the reference mirror ( 5 ), and a device ( 9 ) for determining the position of the table ( 2 ) from the Measurement signals generated by the reference beam interferometer ( 6 ), characterized by a translucent, closed, incompressible body ( 10 ) which is inserted into the longer of the two interferometer beam paths ( 7 , 8 ) in such a way that the outside of the body ( 10 ) extending portions of the interferometer beam paths ( 7 , 8 ) at a predetermined position of the movable Ti sches ( 2 ) are of equal length.

2. Koordinaten-Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Position des Tisches (2) symmetrisch innerhalb seines Verfahrbereiches liegt.2. Coordinate measuring device according to claim 1, characterized in that the predetermined position of the table ( 2 ) lies symmetrically within its travel range.

3. Koordinaten-Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (10) als metallisches Rohr (11) mit einem unter üblichen Raumbedingungen eingefüllten und durch beidseitig ein gekittete planparallele Scheiben (12, 13) abgeschlossenem Luftvolumen besteht, bei welchem die Scheiben (12, 13) senkrecht zur Durchstrahlrichtung ausgerichtet sind.3. Coordinate measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the body ( 10 ) as a metallic tube ( 11 ) with a filled under normal room conditions and by a cemented plane-parallel discs ( 12 , 13 ) closed on both sides, in which there is an air volume the panes ( 12 , 13 ) are aligned perpendicular to the direction of radiation.

4. Koordinaten-Meßvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durchstrahlte Länge des Körpers (10) einstellbar ist. 4. Coordinate measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the irradiated length of the body ( 10 ) is adjustable.

5. Koordinaten-Meßvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (10′) als metallisches Rohr (11) mit einem unter üblichen Raumbedingungen eingefüllten und durch beidseitig ein gekittete planparallele Scheiben (12, 13) abgeschlossenem Luftvolumen besteht, mindestens eine der beiden planparallelen Scheiben (12, 13) eine Neigung gegenüber dem Strahlengang besitzt und der Körper (10′) in Richtung sowohl kleinerer als auch größerer Durchstrahllängen verschiebbar ist.5. Coordinate measuring device according to claim 4, characterized in that the body ( 10 ') as a metallic tube ( 11 ) with a filled under normal room conditions and by a cemented plane-parallel discs ( 12 , 13 ) sealed on both sides, at least one of the the two plane-parallel disks ( 12 , 13 ) have an inclination with respect to the beam path and the body ( 10 ') is displaceable in the direction of both smaller and larger beam lengths.

6. Koordinaten-Meßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Körpers (10′) synchron zur Verfahrbewegung des Tisches (2) erfolgt.6. Coordinate measuring device according to claim 5, characterized in that the displacement of the body ( 10 ') takes place synchronously with the movement of the table ( 2 ).