專利名稱：用于測量臺位移的具有波羅棱鏡的外差激光干涉儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測量臺位移的具有波羅棱鏡的外差激光干涉儀。
背景技術(shù)：
標準的平面鏡干涉儀構(gòu)造可以用于臺位移和旋轉(zhuǎn)的多軸測量。但是，此構(gòu)造對旋轉(zhuǎn)測量具有缺點。當臺旋轉(zhuǎn)時，測量束相對于檢測器上的參考束位置平移或者偏離。參考束與測量束的重疊量隨此偏離而減小。任何減小此偏離的方案都具有優(yōu)良的動態(tài)范圍。
除了建立偏離外，臺繞任意軸的旋轉(zhuǎn)還可以建立參考束和測量束之間的角度(也稱為“束指向”)。兩種效果都限制了測量的動態(tài)范圍。已經(jīng)以多種形式實現(xiàn)角反射器和脊反射器(roof reflector)，來最小化束指向并擴展動態(tài)范圍。
在過去已經(jīng)實現(xiàn)了雙程“脊”鏡干涉儀設(shè)計。美國專利No.6,208,424(“de Groot”)公開了示例性的雙程脊鏡設(shè)計。此de Groot設(shè)計要求臺上有很大空間來測量一個軸，因為測量束在垂直(Z方向)和水平(Y方向)上都被分開以在四個不同位置處投射到脊鏡上。這對晶片光刻是不期望的特征。當臺尺寸要求很大時，被測量要求所限制的臺更大更重。更重的臺可能又限制晶片產(chǎn)量。一般而言，使位移測量所要求的臺上空間最小化可以有助于晶片產(chǎn)量。
由此，所需要的是在減小臺尺寸要求的同時最小化參考束和測量束之間的偏離和角度的干涉儀設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個實施例中，一種用于測量沿第一方向的位移的干涉儀系統(tǒng)包括(1)安裝到臺的測量脊鏡(measurement roof optic)(例如波羅棱鏡)，所述臺可以沿所述第一方向平移；(2)偏振束分光器，其具有(a)與所述測量脊鏡相對的第一面和(b)與所述第一面相反的第二面；(3)位于所述測量脊鏡和所述偏振束分光器的所述第一表面之間的第一波片；和(4)與所述偏振束分光器的所述第二表面相對地定位的重定向鏡(redirecting optic)。通過所述系統(tǒng)的測量路徑僅包括基本上位于由所述第一方向和垂直于所述第一方向的第二方向所界定的平面中的部分。


圖1、2和3圖示了在本發(fā)明一個實施例中最小化束指向和偏離的干涉儀系統(tǒng)。
圖4A、4B、5和6圖示了在本發(fā)明另一個實施例中最小化束指向和偏離的干涉儀系統(tǒng)。
圖7圖示了在本發(fā)明一個實施例中圖1、2和3中干涉儀系統(tǒng)的一種變化。
在不同圖中使用相同的標號來表示相似或者相同的元件。附圖不是按比例繪制的，而僅僅是為了舉例說明的目的。
具體實施例方式
圖1圖示了本發(fā)明一個實施例中的干涉儀系統(tǒng)100。雖然定向為測量沿著Z方向的位移，但系統(tǒng)100也可以被定向來沿著任何軸線進行測量。
激光源101將相干準直光束射向偏振束分光器(PBS)103的左表面102。該光束由兩個正交偏振頻率分量構(gòu)成。一個頻率分量fA(例如最初相對于PBS斜邊表面S偏振的測量束)進入系統(tǒng)的測量路徑，而另一個頻率分量fB(例如最初相對于PBS斜邊表面P偏振的參考束)進入系統(tǒng)的參考路徑。
圖2單獨圖示了測量路徑。該測量路徑包括到測量脊鏡104(例如波羅棱鏡)的兩次穿行。波羅棱鏡是45-90-45°反射棱鏡，其具有形成90°角的兩個反射表面以將光束反射通過180°的總角度。測量波羅棱鏡104被安裝到臺108，將要測量該臺108沿著Z方向的平移。在第一測量穿行中，偏振束分光器(PBS)103將測量束反射通過下表面105到半波片106。半波片106將測量束的偏振狀態(tài)從S偏振旋轉(zhuǎn)到P偏振。測量束然后傳播到測量波羅棱鏡104的一個反射表面。測量波羅棱鏡104具有基本上沿著Y方向的脊，其延伸到紙面中或者延伸到紙面之外。測量波羅棱鏡104從兩個反射表面反射測量束，并且測量束在偏移路徑中不繞Y方向相對于輸入束傾斜的情況下返回到PBS 103。因為當測量束入射到測量波羅棱鏡104時其基本上P偏振，所以由測量波羅棱鏡104的反射幾乎不造成相移。不過，可以在測量波羅棱鏡104的輸入表面上設(shè)置適當?shù)耐繉觼頊p小任何不期望的相移。
PBS 103現(xiàn)在將測量束傳遞通過上表面109到重定向鏡110(例如立方角回射器)。立方角110從三個反射表面反射測量束，并且測量束在偏移但平行的路徑中離開立方角110回到PBS 103。由此，立方角110使測量束在X方向上偏移，并且回射束由于臺繞X方向旋轉(zhuǎn)而傾斜?？梢栽诹⒎浇?10的反射表面上設(shè)置適當?shù)耐繉觼頊p小任何不期望的相移。PBS103再次將測量束通過下表面105向著半波片106傳遞，這開始了通過系統(tǒng)100的第二測量穿行。
在第二測量穿行中，半波片106將測量束的偏振狀態(tài)從P偏振旋轉(zhuǎn)回到S偏振。測量束然后傳播到測量波羅棱鏡104。測量波羅棱鏡104再次在偏移路徑中不繞Y方向相對于輸入束傾斜的情況下將測量束反射回PBS103。PBS 103現(xiàn)在將測量束反射通過左表面102到檢測器112。
圖3單獨圖示了參考路徑。參考路徑包括到參考脊鏡114(例如波羅棱鏡)的兩次穿行。在第一參考穿行中，PBS 103將參考束傳遞通過右表面115到半波片116。半波片116將參考束的偏振狀態(tài)從P偏振旋轉(zhuǎn)到S偏振。參考束然后傳播到參考波羅棱鏡114的一個反射表面。
參考波羅棱鏡114具有基本上沿著Y方向的脊，其延伸到紙面中或者延伸到紙面之外。參考波羅棱鏡114從兩個反射表面反射測量束，并且測量束在偏移路徑中不繞Y方向相對于輸入束傾斜的情況下返回到PBS103。參考波羅棱鏡114還幫助使通過干涉儀參考路徑中玻璃的光路與通過測量路徑中玻璃的光路相匹配，這使熱效應(yīng)最小化。因為當參考束入射到參考波羅棱鏡114時其基本上S偏振，所以由參考波羅棱鏡114的反射幾乎不造成相移。不過，可以在參考波羅棱鏡114的反射表面上設(shè)置適當?shù)耐繉觼頊p小任何不期望的相移。在一個實施例中，用回射器代替參考波羅棱鏡114。在該實施例中，測量和參考路徑將與圖1所示的相同。
PBS 103現(xiàn)在將參考束反射通過上表面109到立方角110。立方角110從三個反射表面反射參考束，并且參考束在偏移但平行的路徑中離開回到PBS 103。PBS 103將參考束向著半波片116反射，這開始了通過系統(tǒng)100的第二參考穿行。
在第二參考穿行中，半波片116將參考束的偏振狀態(tài)從S偏振旋轉(zhuǎn)回到P偏振。參考束然后傳播到參考波羅棱鏡114。參考波羅棱鏡114再次在偏移路徑中不繞Y方向相對于輸入束傾斜的情況下將參考束反射回PBS103。參照圖1，PBS 103現(xiàn)在將參考束與測量束重新結(jié)合，并將其傳遞到檢測器112。檢測器112然后測量重新結(jié)合的束的相位變化，來確定臺108沿Z方向的相對位移。
圖7圖示了干涉儀系統(tǒng)100A，其是本發(fā)明一個實施例中干涉儀系統(tǒng)100的變化。在系統(tǒng)100A中，參考波羅棱鏡114被參考平面鏡114A所代替，而半波片116被延伸跨越PBS 103的右表面115的四分之一波片116A所代替。為了確保使通過測量和參考路徑中玻璃的光路相平衡，將玻璃塊122放置在四分之一波片116A和參考平面鏡114A之間?；蛘?，玻璃塊122可以放置在四分之一波片116A和PBS 103之間。此外，四分之一波片116A或者玻璃塊122可以涂有代替參考平面鏡114A的反射涂層。
系統(tǒng)100A中的測量路徑與系統(tǒng)100中的測量路徑相同，并且將不再重復(fù)。
在參考路徑中，PBS 103將參考束傳遞通過四分之一波片116A和玻璃塊122到參考平面鏡114A上。參考平面鏡114A將參考束反射回其自身上并且通過四分之一波片116A而返回。因為參考束穿行通過四分之一波片116A兩次，所以新的S偏振的參考束被PBS 103反射到立方角110中。立方角110在偏移但平行的路徑中將參考束返回到PBS 103中。
PBS 103將參考束反射通過四分之一波片116A和玻璃塊122到參考平面鏡114A上。參考平面鏡114A將參考束反射回其自身上并且通過四分之一波片116A而返回。新的P偏振的參考束與測量束重新結(jié)合，并由PBS103傳遞到檢測器112上。
圖4圖示了本發(fā)明一個實施例中的干涉儀系統(tǒng)400。雖然被定向為測量沿著Z軸的位移，但系統(tǒng)400可以被定向為沿著任何軸線進行測量。
如上所述，激光源101將由兩個正交偏振頻率分量構(gòu)成的光束射到PBS 103的左表面102。同樣，一個頻率分量fA(例如最初相對于PBS斜邊表面S偏振的測量束)進入系統(tǒng)的測量路徑，而另一個頻率分量fB(例如最初相對于PBS斜邊表面P偏振的參考束)進入系統(tǒng)的參考路徑。
圖5單獨圖示了測量路徑。測量路徑包括到測量脊鏡404(例如波羅棱鏡)的兩次穿行，測量脊鏡404被安裝到其沿著Z方向的平移將被測量的臺108。在第一測量穿行中，PBS 103將測量束反射通過下表面105到四分之一波片406。四分之一波片406將線偏振光轉(zhuǎn)換成圓偏振光。測量束然后入射到測量波羅棱鏡404的脊。測量波羅棱鏡404具有基本上沿著Y方向的脊，其在紙面上水平延伸。測量波羅棱鏡404在不繞Y方向相對于輸入束傾斜的情況下將測量束反射回去通過四分之一波片406。
因為當測量束入射到測量波羅棱鏡404時其為圓偏振，所以從棱鏡404的反射可能引起不期望的相移，并可能將測量束的偏振從圓改變?yōu)闄E圓。因此，對于由單塊玻璃制成的測量波羅棱鏡404，可以在棱鏡404的兩個反射表面上設(shè)置合適的涂層420(圖4B)，來補償不期望的相移并且將旋向性從左向右或者從右向左地改變。在S偏振和P偏振之間產(chǎn)生180(以360為模)度的相移將實現(xiàn)該目的。
在BK7測量波羅棱鏡404的一個實施例中，涂層420包括二氧化硅(SiO2)的第一層，其具有1.7504的四分之一波光學厚度(QWOT)并且被形成在棱鏡404的未涂覆的玻璃表面415A和415B上；二氧化鈦(TiO2)層的第二層，其具有1.2771的QWOT并且被形成在第一層上；SiO2的第三層，其具有1.6731的QWOT并且被形成在第二層上；和TiO2的第四層，其具有1.9918的QWOT并且被形成在第三層上。QWOT等于4×n×t除以λ，其中n是折射率，t是物理厚度，而λ是設(shè)計波長。TiO2和SiO2的折射率在633nm設(shè)計波長處分別是2.432和1.477。涂層420可以通過離子輔助的物理氣相沉積(PVD)來形成。每個反射表面上的涂層420在45度的入射角下實現(xiàn)S偏振和P偏振之間的90度相移。因此，在離開測量波羅棱鏡404后，涂層420已經(jīng)在返回束上產(chǎn)生180度的總相移，并且圓偏振將旋向性從左向右或從右向左地改變。
在另一個實施例中，產(chǎn)生0度相移的第一涂層形成在測量波羅棱鏡404的一個反射表面上，并且產(chǎn)生180度相移的第二涂層形成在測量波羅棱鏡404的另一個反射表面上。因此，涂層在返回束上產(chǎn)生180度的總相移，并且圓偏振將旋向性從左向右或從右向左地改變。
回頭參照圖5，四分之一波片406將圓偏振光轉(zhuǎn)換成線偏振光。測量束然后傳播到PBS 103。PBS 103現(xiàn)在將測量束傳遞通過上表面109到立方角110。由此，立方角110在Y方向上偏移測量束，并且回射束由于臺繞X方向旋轉(zhuǎn)而傾斜。在另一個實施例中，立方角110被波羅棱鏡所代替。立方角110從三個反射表面反射測量束，并且測量束在偏移但平行的路徑中離開而回到PBS 103?？梢栽诹⒎浇?10的反射表面上設(shè)置適當?shù)耐繉觼頊p小任何不期望的相移。PBS 103再次將測量束通過下表面105向著四分之一波片406傳遞，這開始了通過系統(tǒng)400的第二測量穿行。
在第二測量穿行中，四分之一波片406將線偏振光轉(zhuǎn)換成圓偏振光。測量束然后入射到測量波羅棱鏡404的脊。測量波羅棱鏡404然后在不繞Y方向相對于輸入束傾斜的情況下將測量束反射回去通過四分之一波片406。四分之一波片406將圓偏振光轉(zhuǎn)換成線偏振光。測量束然后傳播到PBS 103。PBS 103現(xiàn)在將測量束反射通過左表面102到檢測器112。
圖6單獨圖示了參考路徑。參考路徑包括到參考脊鏡414(例如波羅棱鏡)的兩次穿行。在第一參考穿行中，PBS 103將參考束傳遞通過右表面115到四分之一波片416。四分之一波片416將線偏振光轉(zhuǎn)換成圓偏振光。參考束然后入射到參考波羅棱鏡414的脊。參考波羅棱鏡414具有基本上沿著Y方向的脊，其在紙面上水平延伸。參考波羅棱鏡414在不繞Z方向相對于輸入束傾斜的情況下將參考束反射回去通過四分之一波片416。
因為當參考束入射到參考波羅棱鏡414時其為圓偏振，所以從棱鏡414的反射可能引起不期望的相移，并可能將參考束的偏振從圓改變?yōu)闄E圓。因此，對于由實心玻璃塊制成的參考波羅棱鏡414，可以在鏡414的反射表面上設(shè)置與上述涂層420相似的涂層422(圖4B)，來補償不期望的相移并且保持圓偏振。
在另一個實施例中，參考波羅棱鏡414被參考平面鏡所代替。但是，如果測量波羅棱鏡404由實心玻璃制成，則可以在參考路徑中放置玻璃塊，來使通過測量和參考路徑中玻璃的光路相平衡，與圖7所示構(gòu)造相似。
回頭參照圖6，四分之一波片416將圓偏振光轉(zhuǎn)換成線偏振光。參考束傳播到PBS 103。PBS 103現(xiàn)在將參考束反射通過上表面109到立方角110。立方角110從三個反射表面反射參考束，并且參考束在偏移但平行的路徑中離開而回到PBS 103。PBS 103再次將參考束通過右表面115向著四分之一波片416反射，這開始了通過系統(tǒng)400的第二參考穿行。
在第二參考穿行中，四分之一波片416將線偏振光轉(zhuǎn)換成圓偏振光。參考束然后入射到參考波羅棱鏡414的脊。參考波羅棱鏡414然后在不繞Z方向相對于輸入束傾斜的情況下將參考束反射回去通過四分之一波片416。四分之一波片416將圓偏振光轉(zhuǎn)換成線偏振光。參考束然后傳播到PBS 103。PBS 103現(xiàn)在將參考束與測量束重新結(jié)合，并將其傳遞到檢測器112。檢測器112然后測量重新結(jié)合的束的拍頻變化，來確定臺108沿Z方向的相對位移。
在系統(tǒng)100和400的操作中，波羅棱鏡104和404通過確保測量束在不繞Y方向相對于輸入束傾斜的情況下進入和離開(即最小化束指向)，來容納臺108沿Y方向的旋轉(zhuǎn)。但是，根據(jù)臺108的旋轉(zhuǎn)軸118(圖1)和418(圖4)的位置，測量束的輸入和輸出路徑之間的間距可能改變，并由此導(dǎo)致在檢測器112處的偏離。在本實施例中，旋轉(zhuǎn)軸118和418位于測量波羅棱鏡104和404內(nèi)部，以最小化檢測器112處的偏離。最優(yōu)旋轉(zhuǎn)軸與波羅棱鏡的脊軸平行。如果從輸入表面到波羅棱鏡的脊的高度為“h”，且波羅棱鏡材料的折射率為“n”，那么此最優(yōu)旋轉(zhuǎn)軸位于波羅棱鏡內(nèi)離波羅棱鏡輸入表面的距離h/n處。通常臺可以繞任何軸旋轉(zhuǎn)，但臺繞這些其他軸的旋轉(zhuǎn)可能導(dǎo)致束偏離。平行但偏移最優(yōu)軸的旋轉(zhuǎn)不認為是對此系統(tǒng)動態(tài)范圍的嚴重限制。
在一個實施例中，測量波羅棱鏡104和404每個都被中空鏡所代替，該中空鏡具有定向成彼此垂直的兩個反射表面。在該實施例中，旋轉(zhuǎn)軸118和418可以位于鏡104和404的脊處，以最小化檢測器112處的偏離。注意，上述實施例中的其他波羅棱鏡也可以被這種鏡所代替。
系統(tǒng)100、110A和400比現(xiàn)有技術(shù)更好地節(jié)約空間。測量束現(xiàn)在僅在兩個位置處入射到測量波羅棱鏡104和404，由此減小了系統(tǒng)100、100A和400的整體尺寸。具體而言，在系統(tǒng)100和100A中，測量和參考束僅在沿X和Z方向的平面中行進，因此在標稱對準情況下沒有沿Y方向的束分離。在系統(tǒng)400中，測量和參考束僅在沿Y和Z方向的平面中行進，因此在標稱對準情況下沒有沿X方向的束分離。
所公開實施例的特征的各種其他適應(yīng)修改和組合都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。附圖中示出了“轉(zhuǎn)向”配置，即干涉儀輸入束與基本上垂直于測量軸的方向?qū)R的配置。但是，“未轉(zhuǎn)向”配置是對部件的不重要的重新布置，使得干涉儀輸入束與測量方向一致。注意，上述實施例中說明的任何波片都可以是單獨的波片或者在光學部件上形成的波片涂層。各種實施例都被所附權(quán)利要求所包括。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，用于測量沿第一方向的位移，包括安裝到臺的測量脊鏡，所述臺可以沿所述第一方向平移；偏振束分光器，其包括與所述測量脊鏡相對的第一表面和與所述第一表面相反的第二表面；位于所述測量脊鏡和所述偏振束分光器的所述第一表面之間的第一波片，其中所述第一波片至少部分地跨越所述偏振束分光器的所述第一表面而延伸；與所述偏振束分光器的所述第二表面相對地定位的重定向鏡，其中通過所述系統(tǒng)的測量路徑僅包括基本上位于由所述第一方向和垂直于所述第一方向的第二方向所界定的平面中的部分。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述測量脊鏡是波羅棱鏡，并具有基本上與第三方向?qū)R的脊，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；并且在所述測量路徑中，測量束從所述偏振束分光器通過所述第一波片而行進到所述測量波羅棱鏡上，從所述測量波羅棱鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器上，穿過所述偏振束分光器到所述重定向鏡上，從所述重定向鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器上，穿過所述偏振束分光器和所述第一波片到所述測量波羅棱鏡上，從所述測量波羅棱鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器上，并且從所述偏振束分光器行進到檢測器。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述測量脊鏡是波羅棱鏡，并具有基本上與所述第二方向?qū)R的脊；并且在所述測量路徑中，測量束從所述偏振束分光器通過所述第一波片而行進到所述測量波羅棱鏡的所述脊上，從所述測量波羅棱鏡基本上反射回其自身并到所述第一波片上，穿過所述第一波片和所述偏振束分光器到所述重定向鏡上，從所述重定向鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器上，穿過所述偏振束分光器和所述第一波片到所述測量波羅棱鏡的所述脊上，從所述測量波羅棱鏡反射回其自身并到所述第一波片上，穿過所述第一波片到所述偏振束分光器上，并且從所述偏振束分光器行進到檢測器。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，還包括在所述測量波羅棱鏡的未涂覆玻璃反射表面上的相位補償涂層。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述相位補償涂層包括所述未涂覆玻璃反射表面上的第一層，所述第一層包括二氧化硅和1.7504的四分之一波光學厚度；在所述第一層上的第二層，所述第二層包括二氧化鈦和1.2771的四分之一波光學厚度；在所述第二層上的第三層，所述第三層包括二氧化硅和1.6731的四分之一波光學厚度；在所述第三層上的第四層，所述第四層包括二氧化鈦和1.9918的四分之一波光學厚度，其中所述這些厚度都是在633nm設(shè)計波長處的四分之一波光學厚度。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述偏振束分光器還包括第三表面，所述系統(tǒng)還包括與所述第三表面相對地定位的參考鏡；至少部分地位于所述參考鏡和所述偏振束分光器的所述第三表面之間的第二波片；其中通過所述系統(tǒng)的參考路徑僅包括基本上位于由所述第一方向和所述第二方向所界定的平面中的部分。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，在所述參考路徑中，參考束從所述偏振束分光器通過所述第二波片而行進到所述參考鏡上，從所述參考鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器上，從所述偏振束分光器反射到所述重定向鏡上，從所述重定向鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器上，從所述偏振束分光器反射通過所述第二波片到所述參考鏡上，從所述參考鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器上，并且從所述偏振束分光器行進到檢測器。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述第一波片和所述第二波片是半波片，并且所述參考鏡是從包括波羅棱鏡和回射器的組中選擇的。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，在所述參考路徑中，參考束從所述偏振束分光器通過所述第二波片而行進到所述參考鏡上，從所述參考鏡基本上反射回其自身并到所述偏振束分光器中，從所述偏振束分光器反射到所述重定向鏡，從所述重定向鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器上，從所述偏振束分光器反射通過所述第二波片并到所述參考鏡上，從所述參考鏡基本上反射回其自身并到所述偏振束分光器中，并且從所述偏振束分光器行進到檢測器。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述第一波片是半波片，所述第二波片是四分之一波片，并且所述參考鏡是平面鏡。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述第一波片和所述第二波片是四分之一波片，并且所述參考鏡是包括基本上與所述第一方向?qū)R的脊的波羅棱鏡。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括在所述波羅棱鏡的未涂覆玻璃反射表面上的相位補償涂層。
13.一種方法，用于測量沿第一方向的位移，包括提供通過偏振束分光器、第一波片、測量脊鏡和重定向鏡的測量路徑，其中所述測量路徑的各部分僅位于基本上沿著所述第一方向和垂直于所述第一方向的第二方向所界定的平面中。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述提供測量路徑的步驟包括使測量束從所述偏振束分光器定向到所述第一波片；使所述測量束穿過所述第一波片并到所述測量脊鏡上，所述測量脊鏡的脊平行于第三方向，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；使所述測量束從所述測量脊鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器上；使所述測量束穿過所述偏振束分光器并到所述重定向鏡上；使所述測量束從所述重定向鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器上；使所述測量束穿過所述偏振束分光器和所述第一波片到所述測量脊鏡上；使所述測量束從所述測量脊鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器上；和使所述測量束從所述偏振束分光器定向到檢測器。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述提供測量路徑的步驟包括使測量束從所述偏振束分光器定向到所述第一波片；使所述測量束穿過所述第一波片并到所述測量脊鏡的脊上，所述測量脊鏡的所述脊平行于所述第二方向；使所述測量束從所述測量脊鏡基本上反射回其自身并到所述第一波片上；使所述測量束穿過所述第一波片和所述偏振束分光器到所述重定向鏡上；使所述測量束從所述重定向鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器中；使所述測量束穿過所述偏振束分光器和所述第一波片到所述測量脊鏡的所述脊上；使所述測量束從所述測量脊鏡基本上反射回其自身并到所述第一波片上；使所述測量束穿過所述第一波片并進入所述偏振束分光器中；和使所述測量束從所述偏振束分光器定向到檢測器。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述測量脊鏡是波羅棱鏡，并且使所述測量束從所述測量脊鏡反射的所述步驟還包括補償所述測量束的相移來改變所述測量束的偏振狀態(tài)的旋向性。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，還包括提供通過所述偏振束分光器、第二波片、參考鏡和所述重定向鏡的參考路徑，其中所述參考路徑的各部分僅位于基本上沿著所述第一方向和所述第二方向所界定的平面中。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述提供參考路徑的步驟包括使參考束從所述偏振束分光器定向通過所述第二波片并到所述參考鏡上；使所述參考束從所述參考鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器中；使所述參考束從所述偏振束分光器反射到所述重定向鏡；使所述參考束從所述重定向鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器中；使所述參考束從所述偏振束分光器反射通過所述第二波片到所述參考鏡中；使所述參考束從所述參考鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器中；和使所述參考束從所述偏振束分光器定向到檢測器。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中所述第一波片和所述第二波片是半波片，并且所述參考鏡是從包括波羅棱鏡和回射器的組中選擇的。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述提供參考路徑的步驟包括使參考束從所述偏振束分光器定向通過所述第二波片并到所述參考鏡上；使所述參考束從參考鏡基本上反射回其自身并到所述第二波片上；使所述參考束穿過所述第二波片并到所述偏振束分光器中；使所述參考束從所述偏振束分光器反射到所述重定向鏡；使所述參考束從所述重定向鏡以偏移但基本上平行的路徑反射到所述偏振束分光器；使所述參考束從所述偏振束分光器反射到所述第二波片上；使所述參考束穿過所述第二波片到所述參考鏡上；使所述參考束從所述參考鏡基本上反射回其自身并到所述第二波片上；使所述參考束穿過所述第二波片到所述偏振束分光器中；和使所述參考束從所述偏振束分光器定向到檢測器。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述第一波片是半波片，所述第二波片是四分之一波片，并且所述參考鏡是平面鏡。
22.如權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述第一波片和所述第二波片是四分之一波片，并且所述參考鏡是包括基本上與所述第一方向?qū)R的脊的波羅棱鏡。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，還包括在所述波羅棱鏡的未涂覆玻璃反射表面上的相位補償涂層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于測量沿第一方向的位移的干涉儀系統(tǒng)，包括(1)安裝到臺的測量脊鏡(例如波羅棱鏡)，所述臺可以沿所述第一方向平移；(2)偏振束分光器，其具有(a)與所述測量脊鏡相對的第一表面和(b)與所述第一表面相反的第二表面；(3)位于所述測量脊鏡和所述偏振束分光器的所述第一表面之間的第一波片；和(4)與所述偏振束分光器的所述第二表面相對地定位的重定向鏡。通過所述系統(tǒng)的測量路徑僅包括基本上位于由所述第一方向和垂直于所述第一方向的第二方向所界定的平面中的部分。
文檔編號G01B9/02GK1724968SQ200510079850
公開日2006年1月25日 申請日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月23日
發(fā)明者W·克萊·施盧赫特爾, L·哈克查·李 申請人:安捷倫科技有限公司