DE69417171T2 - Strahlungsquelle-Einheit zur Erzeugung eines Strahls mit zwei Polarisationsrichtungen und zwei Frequenzen - Google Patents

Description

Strahlungsquelleneinheit zum Erzeugen eines Bündels mit zwei Polarisationsrichtungen und zwei Frequenzen.
• Die Erfindung betrifft eine Strahlungsquelleneinheit zum Erzeugen eines Strahlungsbündels mit zwei zueinander senkrecht polarisierten Komponenten mit verschiedenen Frequenzen, wobei diese Einheit eine Strahlungsquelle zum Erzeugen eines Strahlungsbündels, einen polarisationsempfindlichen Strahlteiler zum Teilen des Bündels in zwei linear polarisierten Teilbündel mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen, ein akustooptisches Modulationssystem zum Erzeugen eines Frequenzunterschieds zwischen den Teilbündeln und einen polarisationsempfindlichen Bündelsammler zum Zusammenführen der aus dem Modulationssystem heraustretenden Teilbündel in ein Bündel enthält.
• Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Interferometer und auf eine Anordnung zum Detektieren der gegenseitigen Lage zweier Gegenstände, die beide mit einer derartigen Strahlungsquelleneinheit versehen sind. Weiter bezieht sich die Erfindung auf ein Gerät zum Projizieren einer Maske auf ein Substrat, mit einem derartigen Interferometer und/oder einer derartigen Positionsdetektionsvorrichtung.
• Im Artikel "Displacement measurement with a laser interferometer" in "Philips' Technical Review", Vol. 30 (1969), S. 160 ... 166, ist eine interferometrische Verschiebungsmeßanordnung beschrieben, in der ein sogenannter Zeeman-Laser als Strahlungsquelleneinheit benutzt wird. Ein derartiger Laser besteht beispielsweise aus einem Monomode-HE-NE-Laser, über den ein Magnetfeld in der Längsrichtung angelegt wird. Hierdurch erzeugt der Laser statt einer einfachen linear polarisierten Mode zwei entgegengesetzte kreisförmig polarisierte Moden, die verschiedene optische Frequenzen haben.
• Ein Zeeman-Laser kann jedoch nur eine beschränkte Leistung abgeben, was insbesondere nachteilig ist in neueren Anwendungen, in denen das Laserbündel in mehr als zwei Teilbündel aufgeteilt werden muß. Weiter ist ein Zeeman-Laser verhältnismäßig teuer und besonders empfindlich für optische Rückkopplung, was bedeutet, daß vom optischen Meßsystem auf den Laser reflektierte Strahlung Änderungen in der Amplitude und in der Frequenz des ausgesandten Laserbündels verursachen kann, die das Meßergebnis beeinflussen können. Außerdem beträgt der Frequenzunterschied zwischen den zwei zueinander senkrecht polarisierten Komponenten höchstens 2 MHz, wodurch der Zeeman-Laser nur einsetzbar ist zum Messen beschränkter Abstände oder bestimmter Geschwindigkeiten.
• In der US-Patentschrift 5 191 465 ist eine Strahlungsquelleneinheit insbesondere zum Ausrichten einer Maske in Bezug auf ein Substrat in einem optolithografischen Gerät zum Abbilden der Maske auf dem Substrat beschrieben. Diese Strahlungsquelleneinheit enthält einen Laser, einen neutralen Strahlteiler, einen getrennten akustooptischen Modulator in jedem der Wege der vom Strahlteiler gebildeten Teilbündel und einen polarisationsempfindlichen Strahlsammler. Diese Steuersignale für die zwei Modulatoren haben verschiedene Frequenzen, so daß die Teilbündel verschiedene Frequenzen aufgeprägt bekommen. Im Weg eines dieser Teilbündel ist eine λ/2-Platte angeordnet, so daß die zwei Teilbündel zueinander senkrechte Polarisationsrichtungen aufweisen. In der US- Patentschrift 5 118 953 ist eine ähnliche Strahlungsquelleneinheit beschrieben, in der der Strahlteiler ebenfalls ein polarisationsempfindliches Element ist, der das Bündel aus der Strahlungsquelle in zwei linear polarisierte Teilbündel mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen aufteilt. In den Strahlungsquelleneinheiten der US-Patentschriften 5 191 465 und 5 118 953 sind sowohl der Strahlteiler als auch der Strahlsammler halbdurchlässige Reflektoren und weitere zwei Reflektoren vorgesehen, die diese Strahlungsquelleneinheiten äußerst empfindlich macht für Ausrichtfehler und ihre Stabilität nachteilig beeinflußt.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strahlungsquelleneinheit eingangs erwähnter Art zu schaffen, die nicht die Nachteile der bekannten Einheiten hat, eine verhältnismäßig hohe Leistung bietet, für Positionsabweichungen der Bauteile unempfindlich ist und die Möglichkeit bietet, den Frequenzunterschied in einem großen Gebiet einzustellen.
• Die Strahlungsquelleneinheit der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler und der Strahlsammler in Transmission arbeiten und daß ihre Verbindungslinie durch die Mitte des Modulationssystems verläuft.
• Diese Strahlungsquelleneinheit hat einen symmetrischen Entwurf und kann kompakt ausgeführt werden. Außerdem wird die Quellenstrahlung optimal ausgenutzt und der Strahlungswirkungsgrad der Einheit vorwiegend vom Transmissionswirkungsgrad des Modulators bestimmt. Da zum Teilen des Strahlungsquellenbündels und zum Sammeln der Teilbündel keine reflektierenden Elemente mehr benutzt werden, brauchen der Ausrichtung der Bauteile keine harten Anforderungen gestellt zu werden. Unter Verbindungslinie sei diejenige Linie verstanden, die die Mitten dieses Strahlteilers bzw. dieses Strahlsammlers an der Stelle verbindet, an der die Bündelteilung bzw. die Bündelsammlung erfolgt. Die Strahlungsquelle kann kohärent oder nur teilweise kohärent sein. Der erforderliche Kohärenzgrad ist von der Anwendung der Strahlungsquelleneinheit abhängig.
• Eine erste Ausführungsform der Strahlungsquelleneinheit nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das akustooptische Modulationssystem für jedes Teilbündel einen getrennten akustooptischen Modulator enthält, und daß das Steuersignal des einen Modulators eine andere Frequenz hat als das Steuersignal für den anderen Modulator.
• Den Unterschied zwischen den Frequenzen der Bauteile des aus der Einheit austretenden Bündels bestimmt der Frequenzunterschied der Steuersignale. Es gibt ein hohes Freiheitsmaß in der Wahl sowohl der Größe als auch der Position im Frequenzbereich dieses Frequenzunterschieds.
• Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Strahlungsquelleneinheit ist dadurch gekennzeichnet, daß das Modulationssystem einen akustooptischen Modulator enthält und daß die Hauptstrahlen der Teilbündel auf getrennten Wegen diesen Modulator durchlaufen.
• Dieses Ausführungsbeispiel bietet die Vorteile, daß die Anzahl von Bauteilen klein ist und sie sehr kompakt ist, insbesondere wenn ein Diodenlaser als Strahlungsquelleneinheit benutzt wird. Der Unterschied zwischen den Frequenzen der Bündelkomponenten des aus der Einheit austretenden Bündels ist jetzt gleich dem Doppeltender Frequenz des Steuersignals für den optischen Modulator, oder auch für das akustische Signal.
• Ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit, die insbesondere geeignet ist zu Erzeugen eines Bündels, dessen zueinander senkrecht polarisierte Komponenten einen geringen Frequenzunterschied aufweisen, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem akustooptischen Modulator und dem Bündelsammler ein zweiter akustooptischer Modulator angeordnet ist, und daß das Steuersignal für den zweiten akustooptischen Modulator eine andere Frequenz hat als das Steuersignal für den erstgenannten akustooptischen Modulator.
• Der zweite Modulator gleicht teilweise den vom ersten Modulator eingeführten Frequenzunterschied aus und der Frequenzunterschied der ausgehenden Bündelkomponenten ist gleich dem Zweifachen des Frequenzunterschieds der Steuersignale für die Modulatoren. Mit dem so erhaltenen kleineren Frequenzunterschied kann der Anwen dungsbereich der Strahlungsquelleneinheit beispielsweise auf Ausrichtsysteme in optolithografischen Geräten erweitert werden.
• Die Strahlungsquelleneinheit nach der Erfindung kann auch mit Elementen bekannter Strahlungsquelleneinheiten kombiniert werden. Ein erstes Ausführungsbeispiel einer Strahlungsquelleneinheit, in der dies der Fall ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelleneinheit ein Zeeman-Laser ist. In bekannten Interferometersystemen, wie im System nach der Beschreibung im bereits erwähnten Artikel in "Philips, Technical Review", Vol. 30 (1969), S. 160-166, bildet der Zeeman-Laser an sich eine Strahlungsquelleneinheit, wie dieser Begriff in dieser Patentanmeldung gehandhabt wird. Der Frequenzunterschied der Komponenten des Zeeman-Laserbündels ist verhältnismäßig niedrig, beispielsweise in der Größenordnung von 300 kHz bis 1,5 MHz, was für bestimmte Meßsysteme zu niedrig ist, weil dieser Frequenzunterschied ein zu niedriges Auflösungsvermögen in der Zeit und eine ungeeignete Meßgeschwindigkeit für das betreffende System ergibt. Durch Kombination des Zeeman-Lasers mit dem neuen Strahlteiler, dem akustooptischen Modulationssystem und dem neuen Strahlsammler der Strahlungsquelleneinheit kann der Frequenzunterschied vergrößert werden.
• Ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Strahlungsquelleneinheit, die mit einem Element einer bekannten Strahlungsquelleneinheit kombiniert ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelleneinheit ein wellenlängenstabilisierter Laser ist, der zwei linear polarisierte Bündel mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen und mit verschiedenen Frequenzen liefert.
• Ein derartiger Zweimodenlaser wird beispielsweise im Meßsystem nach der Beschreibung in "Technisches Messen" 58, 1991, S. 253 beschrieben. Außer dem Vorteil der größeren Wellenlängenstabilität hat dieser Laser jedoch den Nachteil, daß der Frequenzunterschied zwischen den zwei Moden etwa 640 MHz beträgt, so daß die Elektronik zum Verarbeiten der Detektorssignale schwer realisierbar und teuer ist, und das Vergrößern der Auflösung des Meßsystems, in das der Laser über Interpolarisationstechniken aufgenommen ist, schwer und teuer ist. Wie in der europäischen Patentschrift 0 194 941 beschrieben, kann dieser Nachteil beseitigt werden, indem im Weg des Zweimoden- Laserbündels folgende Elemente angeordnet werden: ein Polarisator, der nur eine der Moden durchläßt; ein akustooptischer Modulator, der ein Einmodus-Bündel in zwei zueinander verschiedenen Richtungen abgelenkten Teilbündel aufteilt, die beispielsweise einen Frequenzunterschied von 20 MHz aufweisen; ein Keil aus doppelbrechendem Material, der zwei Teilbündel zueinander hinbiegt; und eine Blende, die diese zwei Teilbündel durchläßt und zwei andere vom Keil gebildete Teilbündel sperrt. In der Strahlungsquelleneinheit nach der europäischen Patentschrift 0 194 941 läßt jedoch die Blende nur ein Viertel der vom Laser gelieferten Strahlungsenergie durch. Indem im Weg des stabilisierten Laserbündels, dessen Moden einen Frequenzunterschied von 640 MHz haben, hintereinander ein Strahlteiler, ein akustooptischer Modulator und ein Strahlsammler angeordnet werden, kann der Frequenzunterschied bedeutend reduziert werden. Wenn das Steuersignal des akustooptischen Modulators beispielsweise 310 MHz beträgt, wird der Frequenzunterschied um 620 MHz herabgesetzt und beträgt der Frequenzunterschied der Ausgangsbündelkomponenten 20 MHz. Durch eine geeignete Wahl der Frequenz des Modulatorsteuersignals kann dieser Frequenzunterschied auf einen beliebigen Wert eingestellt werden, so daß der Anwendungsbereich der Strahlungsquelleneinheit stark erweitert wird.
• Der Strahlteiler und der Strahlsammler können auf verschiedene Weisen ausgeführt sein, wie in den Ansprüchen 7 bis 11 angegeben ist. Im Allgemeinen sind der Teiler und der Sammler vom gleichen Typ, so daß eine symmetrische Einheit erhalten wird, deren Komponenten eine gute Positions- und Orientierungstoleranz haben.
• Ein besonderes gedrängtes und stabiles Ausführungsbeispiel der Einheit ist dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler, der akustooptischen Modulator und der Strahlsammler in einem dreiteiligen und symmetrischen Wollaston-Prisma integriert sind, dessen äußere Teile den Strahlteiler bzw. den Strahlsammler bilden, und der innere Teil mit einem elektroakustischen Wandler versehen ist, und so den akustooptischen Modulator bildet.
• In diesem Ausführungsbeispiel wird mit großem Vorteil die Tatsache ausgenutzt, daß das Material, aus dem der akustooptische Modulator hergestellt ist, beispielsweise TeO&sub2;, ein uniaxialer doppelbrechender Kristall ist, so daß dieses Material sich auch dazu eignet, daraus ein Wollaston-Prisma herzustellen. Wenn aus diesem Material ein dreiteiliges Prisma hergestellt wird, dessen äußere Teile die gleiche Form und die gleiche Orientierung der akustischen Achse haben und dessen innerer Teil eine optische Achse hat, die senkrecht auf die der äußeren Teile steht, und wenn der innere Teil mit einem elektroakustischen Wandler versehen wird, entsteht ein Bauteil, dem nur noch eine Strahlungsquelle hinzugefügt zu werden braucht, um eine vollständige Strahlungsquelleneinheit zu erhalten. Die Strahlungsquelle ist dann vorzugsweise ein Diodenlaser.
• Die Wahl der Strahlungsquelle wird u. a. von der gewünschten Kohärenzlänge des Strahlungsbündels bestimmt. Da der genannte Bauteil, der auch mit akustischem Wollaston-Prisma bezeichnet werden kann, aus Prismenteilen aufgebaut ist, kann er auch die Funktion des Bündelformers erfüllen. Ein derartiger Former kann bei einem Diodenlaser als Strahlungsquelle gewünscht sein. Dieser Diodenlaser erzeugt ein Bündel, dessen Querschnitt im weiten Feld elliptisch ist. Der Bündelformer dient zum Umsetzen des Bündels mit elliptischem Querschnitt in ein Bündel mit einem runden Querschnitt, nach Wunsch im System, in dem der Diodenlaser angewandt wird. Die Verwendung eines Prismensystems als Bündelformers ist u. a. aus der U. S.-Patentschrift 4904068 bekannt.
• Auch das letztgenannten Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit kennt eine Abwandlung, die sich besonders eignet zum Erzeugen von zwei Bündelkomponenten mit einem verhältnismäßig geringen Frequenzunterschied. Diese Abwandlung kennzeichnet sich dadurch, daß hinter dem dreiteiligen und symmetrischen Wollaston-Prisma ein zweites artgleiches dreiteiliges und symmetrisches Wollaston-Prisma angeordnet ist und daß die Frequenz des Steuersignale JUr den akustooptischen Modulator des ersten Wollaston-Prismas abweicht von der Frequenz des Steuersignals für den akustooptischen Modulator des zweiten Wollaston-Prismas.
• Der Unterschied zwischen den Frequenzen der Ausgangsbündelkomponenten bestimmt jetzt wieder der Frequenzunterschied der Steuersignale für die Modulatoren des ersten und des zweiten dreiteiligen Wollaston-Prismas.
• Eine weitere integrierte Ausführung dieser Abwandlung ist dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil des Wollaston-Prismas mit einem zweiten elektroakustischen Wandler versehen ist, und das im Betrieb den zwei Wandlern Steuersignale mit verschiedenen Frequenzen zugeführt werden.
• Die Erfindung betrifft auch ein Interferometer, das mit einer Strahlungsquelleneinheit, einem Strahlteiler zum Teilen des von der Strahlungsquelleneinheit gelieferten Bündels in ein Meßbündel und ein Bezugsbündel, einem vom Meßbündel durchflossenen Meßzweig, einem vom Bezugsbündel durchflossenen Bezugszweig und einem strahlungsempfindlichen Detektors im Weg des Meßbündels und des Bezugsbündels nach dem Durchfließen ihrer Zweige versehen ist. Dieses Interferometer ist dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelleneinheit nach obiger Beschreibung aufgebaut ist.
• Weiter bezieht sich die Erfindung auf eine Anordnung zum Detektieren der Position eines ersten Gegenstandes in Bezug auf einen zweiten Gegenstand, und diese Ge genstände sind mit Kennzeichen versehen, die Anordnung ist mit einem Beleuchtungssystem zum Erzeugen von zwei Bündeln versehen, deren Komponenten mit derselben Polarisationsrichtung zusammen ein Interferenzmuster sowohl auf dem Kennzeichen des ersten Gegenstandes als auch auf dem Kennzeichen des zweiten Gegenstandes bilden und weiter mit einem ersten und zweiten strahlungsempfindlichen Detektor zum Umsetzen der Strahlung aus dem Kennzeichen des ersten Gegenstandes bzw. des zweiten Gegenstandes in ein erstes elektrisches Signal bzw. ein zweites elektrisches Signal versehen ist, wobei der Phasenunterschied zwischen den zwei Signalen für die gegenseitige Positionierung der zwei Gegenstände bezeichnend ist. Diese Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungssystem eine Strahlungsquelleneinheit nach obiger Beschreibung enthält.
• Schließlich betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Projizieren einer Maske auf ein Substrat, und diese Vorrichtung enthält aufeinanderfolgend: ein Beleuchtungssystem zum Erzeugen eines aktinischen Beleuchtungsbündels, eine Maskenhalterung, ein Projektionslinsensystem und eine Substrathalterung, und ist weiter mit einem Ausrichtssystem zum Ausrichten der Maske in Bezug auf das Substrat versehen. Dieses Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrichtssystem die oben beschriebene Positionsdetektoreinrichtung enthält, wobei der erste Gegenstand die Maske und der zweite Gegenstand das Substrat ist.
• Ein aktinisches Beleuchtungsbündel ist ein Bündel, das eine chemische Änderung in einem auf dem Substrat angebrachten Fotolack bewirkt.
• Das photolithografische Projektionsgerät kann auch mit einem Interferometersystem zum Detektieren der Position und von Verschiebungen der Substrathalterung versehen sein. Ein derartiges erfindungsgemäßes Gerät ist dadurch gekennzeichnet, daß das Interferometersystem eine Strahlungsquelleneinheit nach obiger Beschreibung enthält.
• Außerdem kann dieses Gerät mit dem Ausrichtssystem nach der Erfindung versehen sein.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen
• Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit mit einem getrennten akustooptischen Modulator in jedem der Teilbündel,
• Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit mit einem gemeinsamen akustooptischen Modulator für beide Teilbündel,
• Fig. 3 ein Ausführungsform der Strahlungsquelleneinheit, in der der Strahlteiler, der akustooptische Modulator und der Strahlsammler in einem Bauteil integriert sind,
• Fig. 4 ein derartiges Ausführungsbeispiel, in dem ein Diodenlaser als Strahlungsquelle verwendet wird,
• Fig. 5 und 6 zwei Ausführungsbeispiele der Strahlungsquelleneinheit, in denen zwei akustooptische Modulatoren hintereinander angeordnet sind,
• Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit, in dem die zwei hintereinander angeordneten Modulatoren in einem Bauteil integriert sind,
• Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit mit einem wellenlängenstabilisierten Laser als Strahlungsquelle,
• Fig. 9 eine Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels mit integriertem Bündelteiler, Modulator und Bündelsammler,
• Fig. 10 ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit mit einem Gitter als Strahlteiler,
• Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit, in der der Strahlteiler und der Strahlsammler durch optische Keile gebildet werden,
• Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit, in der der Strahlteiler und der Strahlsammler von Kösters-Prismen gebildet werden,
• Fig. 13 ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit, in der der Strahlteiler und der Strahlsammler aus Rochon-Prismen gebildet werden,
• Fig. 14 ein Interferometer mit einer Strahlungsquelleneinheit nach der Erfindung,
• Fig. 15 ein photolithografisches Projektionsgerät, in dem die erfindungsgemäße Strahlungsquelleneinheit benutzt wird,
• Fig. 16 ein Ausrichtkennzeichen des Ausrichtssystems dieses Geräts, und
• Fig. 17 ein Ausführungsbeispiel des Ausrichtssystems.
• Die Strahlungsquelleneinheit in Fig. 1 enthält eine Strahlungsquelle 1, die ein Strahlungsbündel 2 erzeugt. Abhängig von den Anwendungen der Einheit muß das Bündel eine größere oder kleinere Kohärenzlänge haben, so daß die Quelle 1 meist ein Laser ist, wie z. B. ein He-Ne-Laser oder ein Halbleiterdiodenlaser. Im Weg des Bündels 2 ist ein Strahlteiler in Form eines Wollaston-Prismas 4 angeordnet. In der üblichen Ausführung besteht dieses Prisma aus zwei Prismenteilen 5 und 6 vom selben doppelbrechenden uniaxialen Material, beispielsweise Quarz, zum Beispiel mit einem normalen Brechungsindex no = 1,5443 und einem außergewöhnlichen Brechnungsindex ne = 1,5534. Die optischen Achsen 7 und 8 der Prismenteile verlaufen senkrecht zueinander. Das Wollaston-Prisma teilt das Bündel 2, dessen Polarisationsrichtung beispielsweise einen Winkel von 45º mit den optischen Achsen 7 und 8 einschließt, in zwei Teilbündel 9 und 10, deren Polarisationsrichtungen 11 und 12 senkrecht zueinander verlaufen.
• Im Weg des Teilbündels 9 ist ein akustooptischer Modulator 13 angeordnet. Ein derartiger Modulator besteht aus einem Block 14 von uniaxialem doppelbrechendem Material, beispielsweise TeO&sub2; mit einem normalen Brechungsindex no = 2,2585 und einem außergewöhnlichem Brechungsindex ne = 2,4112, bei Verwendung eines He-Ne-Lasers mit einer Wellenlänge von 633 nm. Die optische Achse des Modulators ist mit 15 bezeichnet. Auf dem Block 14 ist ein elektroakustischer Wandler 16 angeordnet, dem ein elektrisches Steuersignal S&sub1;(f&sub1;) zugeführt wird. Dieses Signal wird in eine Tonwelle umgewandelt, die sich in der Richtung der optischen Achse 15 durch das Material 14 fortpflanzt. Die Tonwelle schafft im Material ein dreidimensionales Muster von Gebieten abwechselnd mit einem höheren und einem niedrigeren Brechungsindex, das sich als dreidimensionales Beugungsgitter verhält. Dieses Gitter, bekannt unter dem Namen Braggsches Kristallgitter, biegt ein den Modulator durchquerendes Bündel im Prinzip in eine Anzahl von Beugungsordnungen ab. Damit, wie hier erwünscht, möglichst viel Strahlung in nur einer Ordnung, beispielsweise einer ersten Ordnung, konzentriert wird, muß die Braggsche Bedingung erfüllt werden:
• Sin(Θd) = λ/2Λ (1),
• worin Θd der Winkel ist, der den Hauptstrahl des eintretenden Bündels mit den Gitterlinien des Gitters 17 bildet, λ die Wellenlänge der optischen Strahlung und Λ die Wellenlänge der akustischen Welle darstellen. Die akustische Wellenlänge kann auch in der akustischen Geschwindigkeit Vs und der akustische Frequenz fs ausgedrückt werden:
• Λ = Vs/fs,
• so daß die Braggsche Bedingung auch wie folgt geschrieben werden kann:
• Sin(Θd) = λ.fs/2Λs (2).
• Außer einer Ablenkung erfährt die optische Welle auch eine Doppler-Frequenzverschiebung infolge der akustischen Welle. Wenn sich die akustische Welle der optischen Welle nähert, wird die Frequenz der letztgenannten Welle mit der akustischen Frequenz erhöht, so daß:
• fdiff = finc + fs,
• worin fdiff die Frequenz der aus dem Modulator austretenden abgelenkten optischen Welle und finc die Frequenz der eintretenden optischen Welle sind. Wenn sich die akustische Welle von der optischen Welle entfernt, wird die Frequenz der optischen Welle um die akustische Frequenz herabgesetzt:
• fdiff = finc - fs.
• Das Material der Modulatoren ist derart gewählt, daß die Modulatoren in einem großen Wellenlängenbereich verwendbar sind. So sind Modulatoren mit TeO&sub2; im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 1200 nm einsetzbar.
• Im Weg des Teilbündels 10 ist auch ein akustooptischer Modulator 18 gleich dem Modulator 4 angeordnet, also bestehend aus einem Block 19 aus doppelbrechendem uniaxialem Material mit einer optische Achse 20 und einem darauf angeordneten elektroakustischen Wandler 21. Dem Wandler wird ein Steuersignal S&sub2;(f&sub2;) zugeleitet, wodurch im Block 19 ein Braggsches Gitter 22 gebildet wird. Das Teilbündel 10 wird abgelenkt und erfährt eine Frequenzverschiebung f&sub2;.
• Nach dem Durchqueren ihrer Modulatoren fallen die Teilbündel 9 und 10 auf ein zweites Wollaston-Prisma 25 gleich dem Prisma 4. Das Prisma 25 biegt die Teilbündel derart ab, daß sie kolinear sind und zusammenfallen. Die Einfallswinkel der Teilbündel sind derart, daß von einem der Bündel, beispielsweise dem Bündel 9, die optische Frequenz 11 um f&sub1; erhöht wird, während vom anderen Bündel, dem Bündel 10, die optische Frequenz um f&sub2; herabgesetzt wird. Das aus dem Wollaston-Prisma austretende Bündel 30 hat dann zwei Komponenten, die einen optischen Frequenzunterschied Δf = f&sub1;-f&sub2; aufweisen, und diese Komponenten sind linear polarisiert und haben zueinander senkrecht verlaufende Polarisationsrichtungen.
• Durch die Wahl der Frequenzen f&sub1; und f&sub2; der Steuersignale S&sub1; und S&sub2; kann die Größe des Frequenzunterschieds Δf auf sehr verschiedene Weisen eingestellt werden. Weiter können die akustooptischen Modulatoren für ein großes Gebiet von Wellenlängen ausgelegt werden.
• Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit, in der die Tatsache optimal ausgenutzt wird, daß ein Wollaston-Prisma die Teilbündel über verhältnismäßig spitze Winkel ablenken kann, ist in Fig. 2 dargestellt. Da der Trennwinkel β zwischen den aus dem Wollaston-Prisma austretenden Teilbündeln 9 und 10 spitz ist, kann der akustooptische Modulator 40 mit einer optischen Achse 42 und mit einem elektroakustischen Wandler 43 diese Teilbündel steuern. Der Modulator 40 lenkt die Teilbündel 9 und 10 unter entgegengesetzten Winkeln ab. Die optische Frequenz eines der Bündel, beispielsweise des Bündels 9, wird um die akustische Frequenz fs des Steuersignals S(fs) erhöht, das ein Braggsches Gitter 44 im Material 41 des Modulators 40 erzeugt, während die optische Frequenz des anderen Teilbündels um fs herabgesetzt wird. Die aus dem Modulator 40 austretenden Teilbündel werden vom Wollaston-Prisma 25 in ein Ausgangsbündel 30 zusammengeführt. Die zueinander senkrecht polarisierten Komponenten dieses Bündels weisen einen Frequenzunterschied von 2fs auf.
• Wie in Fig. 2 angegeben, ist die aus den Einzelteilen 4, 40 und 25 bestehende Einheit symmetrisch. Der Abstand zwischen der Mitte des Prismas 4 und der Mitte des Modulators 40 ist gleich der Hälfte des Abstands L zwischen den Mitten der Prismen 4 und 25.
• Für die Strahlungsquelleneinheit nach Fig. 2 gilt, daß der Trennwinkel β gleich der Hälfte des Braggschen Winkels θd ist. Bekanntlich entspricht der Winkel β:
• Sin β = 2Δn tan(γ),
• worin Δn den Unterschied zwischen dem normalen und dem außergewöhnlichen Brechungsindex und γ den sog. Wollaston-Winkel darstellen. Für den Wollaston-Winkel γ gilt also
• tan γ = Sin β/2Δn (3)
• und unter der Bedingung:
• β = ½ θd,
• worin β und θd spitze Winkel sind, ergibt sich
• tan γ = 1/Δn. λ.fs/2Vs (4).
• Für ein aus Quarz hergestelltes Wollaston-Prisma und einen Modulator aus TeO&sub2;, der mit einer akustischen Frequenz fs~80 MHz angesteuert wird, beträgt der Wollaston-Winkel γ etwa 30º. Bei einem derartigen Winkel kann man mit einem Prisma auskommen, das aus nur zwei Teilen 5 und 6 oder 26 und 27 besteht. Der Trennwinkel β zwischen den aus dem Wollaston-Prisma 4 austretenden Bündeln ist in einer Annäherung der 1. Ordnung unabhängig von der Orientierung oder Position des Prismas 4, so daß die Strahlungsquelleneinheit kein genaues Ausrichten von Einzelteilen erfordert und äußerst stabil ist. Die Hauptstrahlen des ankommenden Bündels 2 und des abgehenden Bündels fallen mit der optischen Achse der Einheit zusammen. Der Wirkungsgrad der Einheit, d. h. der Prozentsatz der von der Quelle gelieferten Strahlung, der in das austretenden Bündel 30 gerät, ist gleich dem Wirkungsgrad des Modulators 40 und beträgt z. B. 80%.
• Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit, in der Wollaston-Prismen als Strahlteiler und Strahlsammler verwendet werden, ist in Fig. 3 dargestellt. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß die für einen akustooptischen Modulator benutzten Werkstoffe wie TeO&sub2; doppelbrechend sind, so daß aus diesen Werkstoffen auch ein Wollaston-Prisma hergestellt werden kann. Weiter wird in vielen Fällen bevorzugt, statt eines dreiteiligen Wollaston-Prismas, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ein dreiteiliges und symmetrisches Prisma von Wollaston zu verwenden. Ein derartiges Prisma, das noch weniger empfindlich für Kippungen und Verschiebungen ist als ein zweiteiliges Prisma, ist in Fig. 3 dargestellt. Es besteht aus einem zentralen Prismenteil 52 und zwei Randprismenteilen 51 und 53, wobei alle Teile aus demselben doppelbrechenden und uniaxialen Material bestehen, und die Randteile dieselbe optische Achse 54 haben, die senkrecht zur optische Achse 55 des zentralen Teils verläuft. Die Strahlteilung und Strahlsammlung erfolgen auf der Grenzfläche 58 der Prismenteilen 51 und 52 bzw. auf der Grenzfläche 59 der Prismenteilen 52 und 53.
• Erfindungsgemäß ist auf dem zentralen Teil 52 ein elektroakustischer Wandler 57 angeordnet, dem ein Steuersignal S(fs) zugeführt wird, das wieder eine akustische Welle in Richtung der optischen Achse 55 erzeugt und hierdurch ein Braggsches Gitter 60 im zentralen Teil 52 schafft, wodurch die Teilbündel 9 und 10 unter entgegengesetzten Winkeln abgelenkt werden. Durch die verschiedenen Richtungen, in denen die aus dem Prismenteil 51 austretenden Teilbündel 9 und 10 den als akustooptischen Modulator arbeitenden zentralen Prismenteil 52 durchqueren, wird die optische Frequenz eines der Teilbündel um die akustische Frequenz fs erhöht, während die optische Frequenz des anderen Teilbündels um fs herabgesetzt wird. Der Frequenzunterschied der Komponenten des aus dem dreiteiligen Prisma 50 (nachstehend mit akustischem Wollaston-Prisma bezeichnet) austretenden Bündels 30 ist gleich 2fs. Für den Wollaston-Winkel γ gilt wieder die Bedingung (4). Für einen Modulator, der aus TeO&sub2; hergestellt ist, beträgt der Winkel γ etwa 2º. Die Länge des akustischen Wollaston-Prismas ist beispielsweise 1 cm.
• Wenn, wie in Fig. 4 angegeben, das akustische Prisma von Wollaston 50 mit einem Diodenlaser 61 als Strahlungsquelle kombiniert wird, entsteht eine besonders kompakte Strahlungsquelleneinheit. Zwischen dem Diodenlaser 61 und dem akustischen Wollaston-Prisma 50 kann noch eine Kollimatorlinse 62 angebracht sein. Die Gesamtlänge der Einheit nach Fig. 4 beträgt beispielsweise 5 cm und der Durchmesser beispielsweise 2,5 cm. Die Kohärenzlänge der Diodenlaserstrahlung beträgt beispielsweise 5 cm, wodurch diese Einheit sich gut eignet zur Anwendung beispielsweise in einem optischen Profilmesser. Ein Diodenlaser liefert ein Strahlungsbündel, das im weiten Feld einen elliptischen Querschnitt aufweist. Für viele Anwendungen ist ein Bündel mit einem runden Querschnitt erwünscht. Bekanntlich kann mit einem Prismensystem, das in zwei zueinander senkrecht verlaufenden Richtungen eine verschiedene Aufweitung oder Einengung eines Bündels bewirkt, dazu verwendet werden, das Bündel mit einem elliptischen Querschnitt in ein Bündel mit einem runden Querschnitt umzuwandeln. Das akustische Wollaston-Prisma 50 in Fig. 3 und 4 bietet den zusätzlichen Vorteil, daß es die bündelformende (beamshaping) Funktion erfüllen kann.
• In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit dargestellt, mit der ein Ausgangsbündel 30 erhalten werden kann, dessen senkrecht zueinander polarisierte Komponenten einen Frequenzunterschied aufweisen, der wesentlich niedriger ist als das Zweifache der akustischen Frequenz. Diese Einheit unterscheidet sich von der nach Fig. 2 darin, daß an der Stelle des zweiten Wollaston-Prismas 25 in Fig. 2 ein zweiter akustooptischer Modulator angeordnet ist, und daß die aus diesem Modulator austretenden Teilbündel 9 und 10 im zweiten Wollaston-Prisma zusammengeführt werden. Der Modulator 70 ist dem Modulator 40 gleich, und die Bezugsziffern 71, 72, 73 und 74 bezeichnen Bauteile des Modulators 70, die den Bauteilen 41, 42, 43 und 44 des Modulators 40 entsprechen. Die Modulatoren werden von den Signalen S(fs1)und S(fs2) angesteuert, wobei der Unterschied zwischen den Frequenzen fs1 und fs2 wesentlich kleiner ist als jede dieser Frequenzen derart, daß der zweite Modulator 70 den Frequenzunterschied 2fs1 der aus dem Modulator 40 austretenden Teilbündel 9' und 10' teilweise ausgleicht. Der Frequenzunterschied Δf der aus dem Modulator austretenden Teilbündel 9" und 10" wird jetzt durch folgende Gleichung gegeben:
• Δf = 2(fs1 - fs2).
• Die Strahlungsquelleneinheit nach Fig. 5 zeigt einen symmetrischen Aufbau. Der Abstand L zwischen den Wollaston-Prismena 4 und 25 ist in vier gleiche Teile 1/4L verteilt. Für den Wollaston-Winkel der Prismen 4 und 25 gilt auch jetzt wieder die Bedingung (4). Der Frequenzunterschied der ausgehenden Bündelkomponenten kann durch die Wahl der Frequenzen fs1 und fs2 auf jeden Wert zwischen 0 und 10 MHz eingestellt werden, ohne daß die Wollaston-Prismen 4 und 25 angeglichen zu werden brauchen. Der Wir kungsgrad der Einheit ist gleich dem Produkt der Modulatoren 40 und 70 und beträgt beispielsweise 60%. Bei Verwendung von Standardkomponenten beträgt L beispielsweise 15 cm.
• Der Gedanke zum Hintereinanderstellen von zwei Modulatoren, die mit verschiedenen Frequenzen angesteuert werden, um ein Ausgangsbündel zu erhalten, dessen Komponenten einen Frequenzunterschied haben, der wesentlich kleiner ist als jede dieser Ansteuerfrequenzen, kann auch mit akustischen Wollaston-Prismen verwirklicht werden. Ein Ausführungsbeispiel, in dem dies der Fall ist, ist in Fig. 6 wiedergegeben. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem nach Fig. 4 durch die Verwendung eines zweiten akustischen Wollaston-Prismas 50', das die gleiche Konstruktion hat und auf gleiche Weise arbeitet wie das akustische Wollaston-Prisma 50. Das zweite Prisma 50' wird jedoch von einem Signal S(fs2) angesteuert, dessen Frequenz fs2 von der Frequenz fs1 des Signals S(fs1) abweicht, mit dem das erste Prisma 50 angesteuert wird. Analog der Beschreibung anhand der Fig. 5 wird hierdurch ein Ausgangsbündel 30 erhalten, dessen Komponenten einen Frequenzunterschied Δf = 2(fs1 - fs2) aufweisen.
• Die Strahlungsquelleneinheit, die auf dem Prinzip der Fig. 6 basiert, läßt sich weiter integrieren, wie in Fig. 7 dargestellt. Dabei sind die Modulationsteile 52 und 52' der akustischen Wollaston-Prismen 50 und 50' durch einen einzigen Modulationsteil 83 ersetzt, und sind die strahlteilenden Teile 51 und 51' durch einen einzigen strahlteilenden Teil 81 ersetzt und die strahlsammelnden Teile 53 und 53' durch einen einzigen bündelsammelnden Teil 85, was ein akustisches Wollaston-Prisma 80 ergibt. Auf dessen mittleren Teil sind zwei elektroakustische Wandler 87 und 88 angeordnet, denen Steuersignale S&sub1;(fs1) und S&sub2;(fs2) zugeführt werden, so daß zwei akustische Wellen in Richtung der optischen Achse 84 gehen, wodurch sich zwei Braggsche Gitter 60, 60' bilden, die jedes der Teilbündel unter entgegengesetzten Winkeln ablenken. Der mittlere Teil 83 ist derart eingerichtet, daß die Hauptstrahlen der Teilbündel 9 und 10 nach dem Durchqueren des ersten Braggschen Gitters einander an einer Stelle in der Mitte zwischen den Gittern 60, 60' schneiden. Das erste Braggsche Gitter 60 führt einen Frequenzunterschied 2fs1 zwischen den Teilbündeln 9 und 10 ein, und das zweite Braggsche Gitter 60' gleicht diesen Frequenzunterschied wieder teilweise aus, so daß der Frequenzunterschied zwischen den zueinander senkrecht polarisierten Komponenten des aus dem akustischen Wollaston-Prisma 80 austretenden Bündels gleich 2(fs1 - fs2) ist.
• Bekanntlich wird in Interferometersystemen ein wellenlängenstabilisierter He-Ne-Laser als Strahlungsquelle verwendet, um ein stabiles Meßsystem zu erhalten. Dieser Laser emittiert in zwei Betriebsarten mit zueinander senkrecht verlaufenden Polarisationsrichtungen, und diese Betriebsarten weisen einen Frequenzunterschied beispielsweise von 640 MHz auf, wodurch die elektronischen Schaltungen zum Verarbeiten der Detektorsignale schwer realisierbar und teuer sind, und das Vergrößern der Auflösung des Meßsystems, in das der Laser aufgenommen ist, über Interpolationstechniken schwer verwirklichbar ist. Um diese Probleme zu vermeiden, kann man nur eine der Betriebsarten benutzen, und das Bündel aufeinanderfolgend durch einen akustooptischen Modulator, einen doppelbrechenden Keil und eine Blende senden, entsprechend der Beschreibung im europäischen Patentschrift 0 194 941, um ein Bündel mit zwei Komponenten zu erhalten, dessen Frequenzunterschied beispielsweise 20 MHz beträgt. Dabei wird jedoch nur 25% der ursprünglichen Laserenergie im ausgehenden Bündel zurückgefunden.
• Nach einer weiteren Eigenschaft der vorliegenden Erfindung kann der Frequenzunterschied der Komponenten eines wellenlängenstabilisierten Lasers wesentlich herabgesetzt werden, ohne daß dies von viel Strahlungsverlust begleitet wird. In Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, in dem dies der Fall ist. Der wellenlängenstabilisierte Laser 90 sendet zwei zueinander senkrecht polarisierte Bündelkomponenten aus, deren Frequenzunterschied beispielsweise 640 MHz beträgt. Das Wollaston-Prisma 4 teilt das Bündel 91 in zwei Teilbündel 92 und 93 mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen die unter verschiedenen Richtungen einen akustooptischen Modulator 40 durchqueren. Dieser Modulator wird von einem Signal S(fs) angesteuert, dessen Frequenz fs beispielsweise 310 MHz beträgt. Hierdurch sinkt die optische Frequenz eines der Teilbündel in diesem Beispiel um 310 MHz und erhöht sich die optische Frequenz des anderen Teilbündels um 310 MHz, so daß der Frequenzunterschied zwischen den aus dem Modulator austretenden Teilbündeln und also auch zwischen den Bündelkomponenten des ausgehenden Bündels 30 gleich 20 MHz ist. Der Frequenzunterschied ist auf beliebige Werte mittels einer geeigneten Wahl der akustischen Frequenz fs einstellbar, so daß die Strahlungsquelleneinheit mit dem wellenlängenstabilisierten Laser weitgehend anwendbar ist.
• Auf gleiche Weise kann das Anwendungsgebiet des in interferometrischen Anordnungen viel angewandten Zeeman-Lasers, der zwei Bündelkomponenten mit einem verhältnismäßig geringen Frequenzunterschied beispielsweise von 500 kHz erzeugt, vergrößert werden. Eine Strahlungsquelleneinheit, in der dies der Fall ist, wird dadurch erhalten, daß im Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 der wellenlängenstabilisierte Laser 90 gegen einen Zeeman-Laser ausgetauscht wird.
• Auch in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 kann ein wellenlängenstabilisierter Laser oder ein Zeeman-Laser als Strahlungsquelle verwendet werden.
• Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 läßt sich weiter vereinfachen, wie in Fig. 9 dargestellt ist. Der akustooptische Modulator 94 ist jetzt in Bezug auf den Hauptstrahl des Bündels 91 aus dem wellenlängenstabilisierten Laser 90 gekippt, so daß die optische Achse 95 einen von 90º abweichenden Winkel δ mit dem Hauptstrahl einschließt. Weiter schließt die Austrittsfläche 96 des Modulators einen von 90º abweichenden Winkel θ mit dem Hauptstrahl des Bündels 91 ein. Analog der Beschreibung in der europäischen Patentschrift 0 194 940 dient diese Fläche als Strahlteiler, so daß kein getrennter Strahlteiler mehr erforderlich ist. Die Austrittsfläche 97 des Modulators verläuft parallel zur Eintrittsfläche 96, und aus dieser Fläche treten zwei senkrecht zueinander polarisierte Komponenten, die gegenseitig parallel verlaufen und zusammen das austretenden Bündel 30 bilden. Es ist kein getrennter Strahlsammler mehr erforderlich. Analog der Beschreibung anhand der Fig. 8 wird der große Frequenzunterschied beispielsweise von 640 MHz zwischen den Bündelkomponenten des stabilisierten Lasers 90 in einen wesentlich geringeren Frequenzunterschied beispielsweise von 20 MHz umgesetzt. Im Allgemeinen wird für dieses und andere Ausführungsbeispiele der gewählte Frequenzunterschied zwischen den Ausgangsbündelkomponenten ein Optimalwert zwischen einerseits möglichst einfachen preisgünstigen Detektorsignalbearbeitungsschaltungen und andererseits einer möglichst großen Meßgeschwindigkeit im System sein, in das die Strahlungsquelleneinheit aufgenommen ist.
• Die Strahlungsquelleneinheit nach Fig. 9 bietet in Bezug auf das Ausführungsbeispiel mit einem in der Wellenlänge stabilisierten Laser in der europäischen Patentschrift 0 194 940 den Vorteil, daß der elektroakustische Wandler 43 nicht auf der Austrittsfläche 97 angebracht ist, so daß diese ganze Fläche dem austretenden Bündel 30 zur Verfügung steht. Weiter werden in der Einheit nach Fig. 9 beide Polarisationskomponenten des Laserbündels 91 benutzt, und im genannten Ausführungsbeispiel in der europäischen Patentschrift 0 194 940 nur eine dieser Komponenten.
• Während in allen Ausführungsbeispielen der Strahlungsquelleneinheit nach der Erfindung akustooptische Modulatoren benutzt werden, können für den Strahlteiler und den Strahlsammler verschiedene Elementarten benutzt werden, wobei für eine Strahlungs quelleneinheit der Strahlteiler und der Strahlsammler immer gleich sein werden. Diese Elemente können aus folgenden Bauteilen hergestellt werden:
• - doppelbrechenden Platten und Keilen,
• - Wollaston-Prismen in mehreren Ausführungsformen, wie denen nach Nomarski, Girard oder Françon,
• - Fresnel-Prismen, Kösters-Prismen und Rochon-Prismen,
• - polarisationsempfindlichen Teilspiegeln,
• - Diffraktionsgittern, wie Phasengittern.
• In Fig. 10 ist ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit dargestellt, in der ein Diffraktionsgitter 100 als Strahlteiler verwendet wird. Dieses Gitter ist derart ausgeführt, daß die darauf ankommende Strahlung hauptsächlich in der +1-Ordnung und -1-Ordnung abgelenkt wird. In einem der 1. Ordnung-Teilbündel, beispielsweise im Teilbündel 102, ist eine λ/2-Platte 104 angebracht, die die Polarisationsrichtung dieses Bündels über 90º dreht, so daß die Teilbündel 103 und 104 zueinander senkrechte Polarisationsrichtungen haben. Die Teilbündel durchlaufen, analog der Anordnung nach Fig. 1, die akustooptischen Modulatoren 13 und 18. Die aus den Modulatoren austretenden Teilbündel fallen ein auf ein zweites Diffraktionsgitter 101, das wieder so angefertigt ist, daß es vorwiegend in den 1. Ordnungen ablenkt, so daß die Teilbündel wieder in ein Teilbündel 30 gesammelt werden. Den Frequenzunterschied der Komponenten dieses Bündels bestimmt wieder der Frequenzunterschied der Modulatorsteuersignale S(f&sub1;) und S(f&sub2;). Den Winkel zwischen den Teilbündeln 102 und 103 bestimmt die Periode des Gitters 100. Wenn diese Periode groß genug gewählt wird, kann der Winkel zwischen den Teilbündeln so spitz gemacht werden, daß nur ein akustooptischer Modulator verwendet zu werden braucht, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Analog der Fig. 5 können auch wieder zwei akustooptische Modulatoren hintereinander gestellt werden.
• Ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit, in der ein doppelbrechender Keil als Strahlteiler benutzt wird, ist in Fig. 11 dargestellt. Dieser Keil teilt das aus der Quelle 1 herrührende Bündel 2 in zwei Teilbündel 112 und 113 mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen. Der Trennwinkel β¹ ist so spitz, daß ein einziger akustooptischer Modulator 40 die Teilbündel steuern kann. Die aus dem Modulator austretenden Teilbündel durchqueren einen zweiten doppelbrechenden Keil 115, der die Teilbündel zusammenführt. Bei einem größeren Trennwinkel β¹ können getrennte Modulatoren in die Teilbündel 112, 113 eingeführt werden. Weiter können wiederum zwei Modulatoren analog der Fig. 5 hintereinander gestellt werden.
• In Fig. 12 ist ein Ausführungsbeispiel der Strahlungsquelleneinheit dargestellt, in der ein Kösters-Prisma 120 als Strahlteiler verwendet wird. Das durch die Fläche 121 in das Prisma eintretende Bündel 2 wird an der, in diesem Fall polarisationsempfindlichen Trennfläche 122 in zwei Teilbündel 9 und 10 geteilt, die in diesem Fall zueinander senkrecht verlaufende Polarisationsrichtungen haben. Die Teilbündel 9 und 10 erfahren innere Gesamtreflektion an den Flächen 121 und 123 des Prismas und verlassen darauf das Prisma über die Fläche 124. Nachdem die Teilbündel getrennte Modulatoren 13 und 16 durchquert und einen gegenseitigen Frequenzunterschied Δf = f&sub1;-f&sub2; erhalten haben, treten sie über die Fläche 134 in ein zweites Kösters-Prisma ein. Sie erfahren darin innere Gesamtreflektionen an den Flächen 131 und 132, wonach eines der Teilbündel an der polarisationsempfindlichen Trennfläche 132 reflektiert und das andere Teilbündel durchgelassen wird, wobei die Teilbündel zu einem einzigen ausgehenden Teilbündel 30 zusammengeführt werden.
• Wenn die Teilbündel 9 und 10 im Kösters-Prisma 120 ausreichend zueinander hin gebogen werden, kann man wieder mit einem einzigen akustooptischen Modulator auf analoge Weise wie in Fig. 9 auskommen. Dann können auch wieder zwei Modulatoren hintereinander gestellt werden, wie in Fig. 5.
• Statt eines Wollaston-Prismas kann auch ein Rochon-Prisma als Strahlteiler verwendet werden, wie in Fig. 11 dargestellt ist. Dieses Prisma 140, das wieder aus zwei Prismenteilen mit senkrecht zueinander verlaufenden Achsen bestehen kann, unterscheidet sich vom Wollaston-Prisma, da nur eines der Teilbündel, beispielsweise das Bündel 9, abgelenkt wird. Die Teilbündel durchqueren einen einzigen gemeinsamen akustooptischen Modulator 40, oder bei einem größeren Trennwinkel β getrennte Modulatoren, wodurch sie einen Frequenzunterschied erhalten. Die aus dem Modulator austretenden Bündel werden wieder in einem Rochon-Prisma zusammengeführt. Es können auch wieder zwei akustooptische Modulatoren hintereinander gestellt werden, wenn ein geringerer Frequenzunterschied zwischen den ausgehenden Bündelkomponenten erwünscht ist.
• In allen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Strahlungsquelleneinheit kann auf der Fläche, über die das Bündel 30 austritt, beispielsweise der Austrittsfläche des Strahlsammlers oder der Austrittsfläche des akustischen Wollaston-Prismas, eine optische Faser zum Weiterleiten des Bündels 30 im Meßsystem angebracht sein.
• In den dargestellten Ausführungsbeispielen werden diskrete optische Komponenten verwendet. Es ist jedoch auch möglich, die Strahlungsquelleneinheit als sog. planare integrierte optische Komponente anzufertigen, wobei der Strahlteiler, der akustooptische Modulator und der Strahlsammler in einem Strahlungsleiter auf einem Substrat angebracht sind, auf dem auch ein Diodenlaser angebracht sein kann.
• Wie bereits erwähnt, kann die erfindungsgemäße Strahlungsquelleneinheit auf vorteilhafte Weise in einem Interferometer angewandt werden, beispielsweise zum Messen einer Linearverschiebung eines Gegenstandes. Ein derartiges Interferometer ist in Fig. 14 dargestellt. Der Aufbau und die Wirkung eines derartigen Interferometers sind im Artikel "Displacement measurement with a laser interferometer" in "Philips Technical Review", 30, 1969, Nr. 6, 7, S. 160 ... 165 beschrieben. Während im bekannten Interferometer ein Zeeman-Laser als Strahlungsquelleneinheit verwendet wird, enthält das neue Interferometer eine erfindungsgemäße Strahlungsquelleneinheit, die angefertigt sein kann, wie anhand der vorgehenden Figuren beschrieben ist. Das aus der Strahlungsquelleneinheit 150 austretenden Bündel b mit zwei zueinander senkrecht polarisierten Komponenten, die verschiedene Frequenzen fa und fb haben, teilt ein neutraler Strahlteiler 151 in eine Meßbündel bm und ein Bezugsbündel br. Das Meßbündel bm sendet ein mit einem Gegenstand verbundener und in der Z-Richtung bewegbarer Reflektor 152 zum Strahlteiler 151 zurück. Das Bezugsbündel br reflektiert ein Bezugsreflektor 153 zum Strahlteiler 151, wobei das Bezugsbündel zweimal eine λ/4-Platte durchquert, die zwischen dem Strahlteiler und dem Bezugsreflektor angeordnet ist, so daß die Polarisationsrichtung des Bündels br über 90º gedreht wird. Das Meßbündel und das Bezugsbündel vereint der Strahlteiler 151 wieder zu einem Bündel, das zwei Komponentenpaare enthält. Das erste Paar, in Fig. 14 mit fa(z) und fb bezeichnet, hat eine Polarisationsrichtung senkrecht auf die Zeichenebene, und das zweite Paar, mit fa und fb(z) bezeichnet, hat eine Polarisationsrichtung parallel zur Zeichenebene. Das erste und zweite Komponentenpaar trennt ein polarisationsempfindlicher Strahlteiler 155, und anschließend erreichen diese Paare einen ersten Meßdetektor 156 bzw. einen zweiten Meßdetektor. Gemäß der Beschreibung im letztgenannten Artikel zu Fig. 5 liefert der erste Detektor 156 ein Signal S&sub1;&sub5;&sub6; proportional nachstehender Formel:
• Sin [2π(fa-fb)t + 4π/λ ΔZ]
• und der zweite Detektor 157 ein Signal S&sub1;&sub5;&sub7; proportional
• Sin [2π(fa-fb)t - 4π/λ ΔZ],
• worin ΔZ die Verschiebung des Meßreflektors ist. Durch den Vergleich der Phasen der Signale S&sub1;&sub5;&sub6; und S&sub1;&sub5;&sub7; läßt sich ΔZ bestimmen.
• Auch ist es möglich, den neutralen Strahlteiler 151 gegen einen polarisationsempfindlichen Strahlteiler auszutauschen, wobei dann nur ein Meßdetektor verwendet wird, wie im letztgenannten Artikel anhand der Fig. 4 beschrieben ist. Das von diesem Detektor gelieferte Signal wird dabei mit einem Bezugssignal verglichen, das zum Beispiel mit Hilfe eines neutralen Strahlteilers zwischen der Strahlungsquelleneinheit 150 und dem polarisationsempfindlichen Strahlteiler und einem Detektor im Weg des vom neutralen Strahlteiler abgetrennten Teils des Strahlungsquellenbündels erhalten ist. Für weitere Einzelheiten über den Aufbau und die Wirkung des Interferometers sei auf den letztgenannten Artikel verwiesen.
• Die erfindungsgemäße Strahlungsquelleneinheit ist auf zwei Weisen in einem Gerät zum wiederholten Abbilden eines Maskenmusters auf einem Substrat anwendbar. Ein derartiges Gerät, das in der US-Patentschrift 5 100 237 beschrieben ist, ist in Fig. 15 schematisch dargestellt. Die Hauptteile dieses Geräts sind eine Projektionssäule, in der ein abzubildendes Maskenmuster C angebracht ist, und ein beweglicher Substrattisch WT, mit dem das Substrat in Bezug auf das Maskenmuster C positionierbar ist.
• In die Projektionssäule ist ein Beleuchtungssystem aufgenommen, das beispielsweise aus einem Laser LA, einem Strahlaufweiter Ex, einem Element IN, auch mit Integrator bezeichnet, das eine homogene Strahlungsverteilung im Projektionsbündel PB bewirkt, und einer Kondensorlinse CO besteht. Das Projektionsbündel PB beleuchtet das in der Maske M vorhandene Maskenmuster C, und diese Maske ist auf einem Maskentisch MT angebracht.
• Das das Maskenmuster C durchquerende Bündel PB fällt durch ein in der Projektionssäule angebrachtes und nur schematisch dargestelltes Projektionslinsensystem PL, das auf dem Substrat W eine Abbildung des Musters C erzeugt. Das Projektionslinsensystem hat beispielsweise eine Vergrößerung M = 1/5, eine numerische Apertur N. A. = 0,48 und ein biegungsbegrenztes Bildfeld mit einem Durchmesser von 22 mm.
• Das Substrat W ist auf einem beispielsweise luftgelagerten Substrattisch WT angebracht. Das Projektionslinsensystem PL und der Substrattisch WT sind in einem Gehäuse HO angeordnet, das an der Unterseite mit einer beispielsweise Granit-Bodenplatte BP und an der Oberseite mit dem Maskentisch MT abgeschlossen ist.
• Zum Bestimmen der Position und der Verschiebungen des Substrats in Bezug auf die Projektionslinse ist das Gerät mit einem Interferometersystem versehen, das in Fig. 13 schematisch mit IF bezeichnet ist. Dieses Interferometersystem ist mit einer erfindungsgemäßen Strahlungsquelleneinheit versehen und kann gemäß der Beschreibung anhand der Fig. 14 ausgeführt sein.
• Das Gerät ist außerdem mit einem Ausrichtssystem zum Ausrichten des Substrats in Bezug auf das Maskenmuster mittels Ausrichtkennzeichen auf dem Substrat und in der Maske MA versehen.
• Wie in Fig. 15 angegeben, enthält die Maske MA zwei Ausrichtkennzeichen M&sub1; und M&sub2;. Diese Kennzeichen bestehen vorzugsweise aus Diffraktionsgittern, können aber auch mit anderen Kennzeichen gebildet werden, wie Vierecken oder Streifen, die sich von ihrer Umgebung optisch unterscheiden. Die Ausrichtkennzeichen sind vorzugsweise zweidimensional, d. h. sie erstrecken sich in zwei zueinander senkrechten Richtungen, der X- und der Y-Richtung in Fig. 15. Das Substrat W, beispielsweise ein Halbleitersubstrat, auf dem das Muster C einige Male nebeneinander abgebildet werden muß, enthält einige Ausrichtkennzeichen, vorzugsweise wiederum zweidimensionale Diffraktionsgitter, von denen zwei P&sub1; und P&sub2; in Fig. 15 angegeben sind. Die Kennzeichen P&sub1; und P&sub2; liegen außerhalb der Gebiete auf dem Substrat W, auf dem die Abbildungen des Musters C gebildet werden müssen. Vorzugsweise sind die Gitterkennzeichen P&sub1; und P&sub2; als Phasengitter und die Gitterkennzeichen M&sub1; und M&sub2; als Amplitudengitter ausgeführt.
• In Fig. 16 ist ein Ausführungsbeispiel eines der zwei identischen Substratphasengitter vergrößert dargestellt. Ein derartiges Gitter kann aus vier Teilgittern P1,a, P1,b, P1,c, und P1,d bestehen, von denen zwei P1,b und P1,d zum Ausrichten in der X-Richtung, und die zwei anderen P1,a und P1,c zum Ausrichten in der Y-Richtung dienen. Die zwei Teilgitter P1,b und P1,c haben eine Gitterperiode beispielsweise von 16 um und die Teilgitter P1,a und P1,d eine Gitterperiode beispielsweise von 17,6 um. Jedes der Teilgitter kann eine Abmessung beispielsweise von 200 · 200 um haben. Mit diesen Gittern und einem geeigneten optischen System kann eine Ausrichtgenauigkeit im Prinzip von weniger als 0,1 um erreicht werden. Es ist zur Vergrößerung des Einfangbereichs der Ausrichteinrichtung für verschiedene Gitterperioden gewählt.
• In Fig. 17 ist schematisch eine Möglichkeit zum indirekten Ausrichten eines Maskenausrichtkennzeichens und eines Substratausrichtkennzeichens aufeinander dargestellt, wobei ein künstliches Ausrichtkennzeichen als drittes Kennzeichen verwendet wird.
• Dieses dritte Kennzeichen besteht aus einem Interferenzmuster IP, das von zwei Bündeln ba und bb gebildet wird, die in der Ebene des Maskenausrichtkennzeichens M2 miteinander interferieren. Der obere Einsatz in Fig. 17 zeigt das Interferenzmuster IP, das dem als reflektierendem Gitter ausgeführten Maskenausrichtkennzeichen M&sub2; überlagert ist. Dieses Gitter lenkt die ankommende Strahlung in verschiedenen Diffraktionsordnungen in der Richtung eines ersten Detektors 161 ab. Diesem Detektor ist ein Filter 162 vorgestellt, das nur die Teilbündel erster Ordnung durchläßt. Das Ausgangssignal des Detektors 161 stellt die Position des Kennzeichens M&sub2; in Bezug auf das Interferenzmuster IP dar.
• In der Maske MA befindet sich neben dem Kennzeichen M&sub2; ein Fenster 164, das Strahlung der interferierenden Bündel ba und bb zum Projektionslinsensystem PL durchläßt. Dieses System bildet eine Neuabbildung des Interferenzmusters IP auf dem Substratausrichtkennzeichen P&sub2;, wie im unteren Einsatz in Fig. 17 dargestellt ist. Das als reflektierendes Gitter ausgeführte Kennzeichen P&sub2; lenkt die ankommende Strahlung in einer Anzahl reflektierter Biegungsordnungen ab. Die reflektierte Strahlung erreicht über das Projektionslinsensystem und ein zum Teil durchlässiges Prisma 165 einen zweiten Detektor 167. In das Projektionslinsensystem PL ist ein Korrekturelement 168 aufgenommen, das dafür sorgt, daß das Interferenzmuster auf dem Kennzeichen P&sub2; scharf abgebildet wird, trotz der Tatsache daß das Projektionslinsensystem nur für die Wellenlänge des Projektionsbündels gut korrigiert ist. Zwischen dem Detektor 167 und dem Prisma 165 kann ein weiteres Filter 166 zum Wählen der Teilbündel 1. Ordnung vorhanden sein.
• Auch ist es möglich, unter dem Korrekturelement 168 einen Reflektor 169 anzuordnen, der die Teilbündel 1. Ordnung nach rechts reflektiert, so daß diese Bündel über ein Fenster in der Wand der Projektionslinsenhalterung aus der Projektionslinse austreten können, wie mit dem ausgezogenen Strahl wiedergegeben ist.
• Wenn die Bündel ba und bb von den Bündelkomponenten einer erfindungsgemäßen Strahlungsquelle 150 erzeugt werden und im Weg dieser Komponenten ein Analysator 170 angeordnet ist, der dafür sorgt, daß die durchgelassenen Teilbündel die gleiche Polarisationsrichtung aufweisen, schwankt das erzeugte Interferenzmuster in der Zeit, wodurch simuliert wird, daß das Interferenzmuster sich über das Maskenausrichtkennzeichen und über das Substratausrichtkennzeichen bewegt, wodurch sich periodisch ändernde Ausrichtsignale erhalten werden. Der Unterschied zwischen den Phasen der Ausgangssignale der Detektoren 161 und 167 ist für das Ausmaß der gegenseitigen Ausrichtung der Kennzeichen M&sub2; und P&sub2; typisch.
• Außer den oben erwähnten Anwendungen in Interferometern zum Messen von Linearverschiebungen und Drehungen und in Ausrichtsystemen für ein Lithographieprojektionsgerät kennt die erfindungsgemäße Strahlungsquelleneinheit noch viele andere Anwendungen. So läßt sich die Einheit verwenden als:
• - Scherungsinterferometer zum Messen von Linsenaberrationen,
• - faseroptische Interferometersensoren zum Messen von Temperatur, Druck, Strömung, Drehungen, Magnetfeldern und Spannung in Werkstoffen oder Gegenständen,
• - atomares abtastendes Kraftmikroskop zum Messen von Spitzenverschiebungen,
• - Oberflächenprofilmesser,
• - Geräte zum Messen der Doppelbrechung oder des Brechungsindexes von Werkstoffen oder der Polarisationsdrehung in Werkstoffen.

Claims (20)

1. Strahlungsquelleneinheit zum Erzeugen eines Strahlungsbündels (30) mit zwei zueinander senkrecht polarisierten Komponenten mit verschiedenen Frequenzen, wobei diese Einheit eine kohärente Strahlungsquelle (1, 90) zum Erzeugen eines Strahlungsbündels (2, 91), einen polarisationsempfindlichen Strahlteiler (4) zum Teilen des Bündels in zwei linear polarisierte Teilbündel (9, 10; 91, 92) mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen, ein akustooptisches Modulationssystem (13, 18; 40) zum Erzeugen eines Frequenzunterschieds zwischen den Teilbündeln und einen Bündelsammler (25) zum Zusammenführen der aus dem Modulationssystem austretenden Teilbündel in ein Bündel (30) mit den zwei Komponenten enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler (4; 58; 100, 104; 140; 151), daß der Strahlteiler und der Strahlsammler in Transmission arbeiten und daß ihre Verbindungslinie parallel zur Richtung des Bündels aus der Strahlungsquelle verläuft.

2. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das akustooptische Modulationssystem für jedes Teilbündel (9, 10) einen getrennten akustooptischen Modulator (13, 18) enthält, und daß das Steuersignal für den einen Modulator eine andere Frequenz hat als das Steuersignal für den anderen Modulator.

3. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulationssystem nur einen akustooptischen Modulator (40; 50; 80; 94) enthält, und daß die Hauptstrahlen der Teilbündel (9, 10; 91, 92) auf getrennten Wegen diesen Modulator durchqueren.

4. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem akustooptischen Modulator (40; 50) und dem Strahlsammler (25) ein zweiter akustooptischer Modulator (70; 50') angeordnet ist, und daß das Steuersignal (S&sub2;(fs2)) für den zweiten akustooptischen Modulator (70; 50') eine andere Frequenz hat als das Steuersignal (S&sub2;(fs2)) für den erstgenannten akustooptischen Modulator (40, 50).

5. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle (1) ein Zeeman-Laser ist.

6. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ein wellenlängenstabilisierter Laser ist, der zwei linear polarisierte Bündel (91, 92) mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen und mit verschiedenen Frequenzen erzeugt.

7. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der polarisationsempfindliche Strahlteiler von einem Diffraktionsgitter (100) und einer im Weg eines der Teilbündel (102) angebrachten λ/2-Platte (104) gebildet wird, wobei λ die Wellenlänge der Strahlung ist und der Strahlsammler aus einem Diffraktionsgitter (101) besteht (Fig. 10).

8. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Strahlteiler (110) als auch der Strahlsammler (115) aus einem Keil von doppelbrechendem Material angefertigt werden (Fig. 11).

9. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Strahlteiler (140) als auch der Strahlsammler (150) aus einem Rochon-Prisma angefertigt werden (Fig. 13).

10. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Strahlteiler (120) als auch der Strahlsammler (130) aus einem Kösters-Prisma angefertigt werden.

11. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Strahlteiler (4) als auch der Strahlsammler (25) Wollaston- Prismen sind.

12. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlteiler, der akustooptische Modulator und der Strahlsammler in einem dreiteiligen und symmetrischen Wollaston-Prisma (50; 80) integriert sind, dessen äußere Teile (51, 53; 81, 85) den Strahlteiler bzw. den Strahlsammler bilden, und der innere Teil (52; 83) mit einem elektroakustischen Wandler (57; 87, 88) versehen ist, und so den akustooptischen Modulator bildet (Fig. 3, 4).

13. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem dreiteiligen und symmetrischen Wollaston-Prisma (50) ein zweites gleiches dreiteiliges und symmetrisches Wollaston-Prisma (50') angeordnet ist, und daß die Frequenz des Steuersignals (S(fs1)) für den akustooptischen Modulator des ersten dreiteiligen Wollaston-Prismas (50) abweicht von der Frequenz des Steuersignals (S(fs2)) für den akustooptischen Modulator des zweiten dreiteiligen Wollaston-Prismas (50") (Fig. 6).

14. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Teil des Wollaston-Prismas (80) mit einem zweiten elektroakustischen Wandler (88) versehen ist, und daß im Betrieb den zwei Wandlern (87, 88) Steuersignale (S&sub1;, S&sub2;) mit verschiedenen Frequenzen (fs1, fs2) zugeführt werden (Fig. 7).

15. Strahlungsquelleneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle ein wellenlängenstabilisierter Laser (90) ist, der zwei linear polarisierte Bündelkomponenten (92, 93) mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen und mit verschiedenen Frequenzen liefert, daß der Strahlteiler bzw. der Strahlsammler von einer Eintrittsfläche (96) bzw. Austrittsfläche (97) des akustooptischen Modulators (94) gebildet werden, wobei diese Flächen parallel zueinander verlaufen und einen von 90º abweichenden Winkel (Θ) mit dem Hauptstrahl des Laserbündels (91) einschließen, und daß die optische Achse (95) des Modulators einen von 90º abweichenden Winkel (δ) mit dem Hauptstrahl des Laserbündels einschließen.

16. Interferometer mit einer Strahlungsquelleneinheit (150), einem Strahlteiler (151) zum Teilen des von der Strahlungsquelleneinheit gelieferten Bündels (b) in ein Meßbündel (bm) und ein Bezugsbündel (br), einem vom Meßbündel durchquerten Meßzweig, einem vom Bezugsbündel durchquerten Bezugszweig, und einem strahlungsempfindlichen Detektor (156, 157) im Weg der nach dem Durchqueren ihrer Zweige wieder zusammengeführten Meßbündel und Bezugsbündel, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelleneinheit (150) eine Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15 ist.

17. Anordnung zum Detektieren der Position eines ersten Gegenstandes (MA; W) in Bezug auf einen zweiten Gegenstand (W; MA), wobei diese Gegenstände mit Kennzeichen (M&sub2;, P&sub2;) versehen sind, die Anordnung mit einem Beleuchtungssystem (150) zum Abgeben zweier Bündel (ba, bb), deren Komponenten mit derselben Polarisationsrichtung zusammen ein Interferenzmuster (IP) sowohl auf dem Kennzeichen des ersten Gegenstandes (MA) als auch auf dem Kennzeichen des zweiten Gegenstandes (W) bilden, mit einem ersten und einem zweiten strahlungsempfindlichen Detektor (161, 167) zum Umsetzen von Strahlung aus dem Kennzeichen des ersten Gegenstandes bzw. aus dem Kennzeichen des zweiten Gegenstandes in ein erstes bzw. zweites elektrisches Signal versehen ist, und der Phasenunterschied zwischen den zwei Signalen für die gegenseitige Positionen der zwei Gegenstände (MA; W) bezeichnend ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungssystem eine Strahlungsquelleneinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 enthält.

18. Gerät zum Projizieren einer Maske auf ein Substrat, wobei das Gerät aufeinanderfolgend ein ein aktinisches Beleuchtungsbündel (PB) lieferndes Beleuchtungssystem (LA), eine Maskenhalterung (MT), ein Projektionslinsensystem (PL) und eine Substrathalterung (WT) enthält und weiterhin mit einem Ausrichtsystem zum Ausrichten der Maske (MA) in Bezug auf das Substrat (W) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrichtsystem eine Anordnung nach Anspruch 17 enthält, wobei der erste Gegenstand die Maske und der zweite Gegenstand das Substrat ist.

19. Gerät zum Projizieren einer Maske auf ein Substrat, wobei das Gerät aufeinanderfolgenden ein aktinisches Beleuchtungsbündel (PB) lieferndes Beleuchtungssystem (LA), eine Maskenhalterung (MT), ein Projektionslinsensystem (PL) und eine Substrathalterung (WT) enthält und weiterhin mit einem Interferometersystem (IF) zum Detektieren der Position und der Verschiebungen der Substrathalterung (WT) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferometersystem wenigstens eine Strahlungsquelleneinheit (150) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 enthält.

20. Gerät nach Anspruch 18, das mit einem Interferometersystem zum Detektieren der Position und der Verschiebungen der Substrathalterung (WT) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferometersystem wenigstens eine Strahlungsquelleneinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 enthält.