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WO2002023131A1 - Positionsmesseinrichtung - Google Patents

Positionsmesseinrichtung Download PDF

Info

Publication number
WO2002023131A1
WO2002023131A1 PCT/EP2001/010373 EP0110373W WO0223131A1 WO 2002023131 A1 WO2002023131 A1 WO 2002023131A1 EP 0110373 W EP0110373 W EP 0110373W WO 0223131 A1 WO0223131 A1 WO 0223131A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
measuring device
scale
position measuring
scanning
grating
Prior art date
Application number
PCT/EP2001/010373
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Holzapfel
Andreas Schreiber
Original Assignee
Dr. Johannes Heidenhain Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr. Johannes Heidenhain Gmbh filed Critical Dr. Johannes Heidenhain Gmbh
Priority to EP01980355A priority Critical patent/EP1319170B1/de
Priority to US10/380,847 priority patent/US7019842B2/en
Priority to DE50105554T priority patent/DE50105554D1/de
Priority to JP2002527731A priority patent/JP4677169B2/ja
Publication of WO2002023131A1 publication Critical patent/WO2002023131A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70775—Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/347—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using displacement encoding scales
    • G01D5/34707—Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
    • G01D5/34715—Scale reading or illumination devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
    • G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
    • G01D5/36—Forming the light into pulses
    • G01D5/38—Forming the light into pulses by diffraction gratings

Definitions

  • the present invention relates to a position measuring device according to the preamble of claim 1.
  • the mask and substrate When manufacturing chips using wafer steppers, the mask and substrate must be positioned extremely precisely. For this purpose, it is known to detect changes in position of the mask table using laser interferometers. The disadvantage of this is the influence of air turbulence, which ultimately leads to position noise and problems with reproducibility. In order to keep the effects of temperature expansion low, the measurement of the position of the substrate or mask table would be direct and relative to the optical imaging system.
  • the mounting of laser interferometers directly on the imaging optics of the wafer stepper is often not possible due to spatial limitation and because of the thermal dissipation and is not desired, so that all laser interferometer parts must be attached to a special frame made of Invar or Zerodur. Changing the laser and readjusting the laser interferometer also pose considerable problems. Another disadvantage is the high cost of the 6 to 10 interferometer axes required.
  • position measuring devices in the form of grating measuring systems are conceivable for determining position changes in the x and y directions, which scan a grating scale by means of an optical measuring principle and deliver higher reproducibility.
  • Such a system is described, for example, in the publication “Custom Work - Nanometer-Accurate Position Measurement in All Degrees of Freedom”, Y.-BP Kwan et al, F & M Year 108 (2000) 9, pp. 60-64 and consists of one or two cross-lattice divisions and one or more scanning heads, which detect movements in the x and y directions.
  • the cross-lattice divisions are applied directly to the mask holder.
  • position measuring devices with very small signal periods ( ⁇ 500 nm) and many interpolation steps are necessary.
  • the mask holder rotates around all three spatial directions, so that the position measuring device must have rotational tolerances of approximately ⁇ 3 to + 5mrad with respect to all three spatial directions.
  • the position measuring device should have a large scanning distance of approx. 5mm-20mm and a comparatively high distance tolerance of + 1mm.
  • a position measuring device is known from the applicant's EP 0 387 520 B1, which results in signal periods of 128 nm in the case of selected division periods or lattice constants of 512 nm. This enables positioning accuracies in the subnanometer range to be achieved.
  • rotations of the scale around the normal direction hereinafter referred to as Moire rotation, lead to opposite directional components along the line direction of the grating division in the case of such small grating constants in the rays deflected on the scale.
  • the phase surfaces of the interfering signal beams are tilted towards one another, which would lead to interference fringes and a concomitant strong signal drop.
  • a triple prism is used as a retro reflector, which inverts the directional components along the direction of the grating and thus maps the division to itself.
  • the compensation of the directional components caused by moire rotation is referred to below as moire compensation.
  • a disadvantage of this scanning principle is the beam path that is inclined in the line direction, that is to say transversely to the measuring direction. This means that changes in the distance between the scanning unit and the scale cannot be neglected and lead to a change in the displayed position with simultaneous moiré rotation.
  • the inclined mounting of the scanning unit means that no large distance tolerances can be achieved.
  • Another problem is that the so-called neutral pivot point is not on the scale surface, but in the scanning grid.
  • the neutral pivot point is the point by which the scanning unit can be tilted in the measuring direction - hereinafter referred to as pitch tilting - without changing the displayed position. If the neutral pivot point is not on the scale surface, tilting the scale leads to large shifts in the displayed position, which must be eliminated again with the help of complex correction procedures.
  • the high preconditions for positioning the mask table therefore require a position measuring device in which, on the one hand, the neutral pivot lies on the scale graduation and moire rotations are additionally compensated for.
  • the scale should be illuminated vertically in order to ensure a high degree of symmetry, which on the one hand allows large distance tolerances and on the other hand avoids problems in position determination in the event of a change in distance and a simultaneous moiré rotation of the scanning unit.
  • the measures according to the invention now ensure that the above-mentioned problems no longer occur in a correspondingly constructed position measuring device.
  • the desired pitch insensitivity and the desired moire rotation insensitivity are ensured.
  • Various embodiments can be implemented on the basis of the considerations according to the invention.
  • Figure 1 shows the beam path of a first embodiment of the position measuring device according to the invention in a folded representation
  • FIGS. 2a, 2b each show a front and side view of the first exemplary embodiment of the position measuring device according to the invention, based on the beam path according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows an illustration to explain the changes in the beam path in the event of a possible pitch
  • FIG. 4 shows the beam path of a second embodiment of the position measuring device according to the invention in an unfolded representation
  • 5a, 5b each show a front and a side view of an exemplary embodiment of the second exemplary embodiment of the position measuring device according to the invention, based on the beam path according to FIG. 4.
  • Figure 1 shows the beam path of a first embodiment of the position measuring device according to the invention in an unfolded representation.
  • This example is a 4-grid encoder in which all grids or divisions have the same grating constant or division period.
  • the scale grating 1 is illuminated vertically with a collimated, linearly polarized laser beam which is emitted by a light source not shown in FIG.
  • the division runs along the x direction.
  • the light beams resulting from diffraction on the scale grating 1 propagate to the first scanning grating 2, which is arranged at a distance D from the scale grating.
  • the +/- first diffraction orders are important here.
  • the two beams are straightened and propagate to the second scanning grating 3.
  • Each of the two beams traverses two polarization-optical delay elements, designed as ⁇ / 8 plates 5, 5 'and 5 ", 5'", which are each assigned to a scanning grating 2, 3.
  • one ⁇ / 4 plate could be used instead of two ⁇ / 8 plates.
  • the beams are deflected into +/- first diffraction orders and propagate to the scale grating 4, where they overlap at one point.
  • the interfering beams are deflected in the same direction perpendicular to the scale grating 4 by diffraction at the scale grating 4.
  • the superposition of the two circularly polarized light beams, the phase shift of which depends on the scale shift, produces a linearly polarized output beam in which the direction of polarization depends on the scale shift in the measuring direction (x direction).
  • a subsequently positioned grating 6 splits the beam into three partial beams, so that with an arrangement of three polarizers 7, 7 ', 7 "of different orientation and associated photo elements 8, 8', 8", three signals which are out of phase with each other by 120 ° are generated can.
  • the signal period corresponds to a quarter of the grating period of the scale grating.
  • Figures 2a and 2b show a concrete first embodiment of the 4-grating transmitter, based on the beam path of Figure 1, in front and side view.
  • the optics of the scanning unit A consist of the scanning gratings 30, 30 ', the ⁇ / 8 plates 40, 40', the roof prisms 50, 50 'made of glass, as well as polarizers 70, 70 ', 70 "and photo elements 80, 80', 80" for signal acquisition.
  • d lattice constant
  • the two roof prisms 50, 50 'and scanning grids 30, 30 ' can be attached, for example, to a common carrier plate 15.
  • the two roof prisms 50, 50 ' are spaced apart from one another in the measuring direction x.
  • a single roof prism 50, 50 'with scanning grating 30, 30' with bores or cutouts for beam coupling in and coupling out can also be used.
  • the combination of roof prism 50, 50 ' and scanning grids 30, 30' is referred to below as the deflection element.
  • a collimated light beam emitted by the light source 10 strikes the scale 90 vertically and centrally between the arrangement of the roof prisms 50, 50 ', two +/- first diffraction orders are created which, after the first reflection, return to the underside of the roof prisms 50 , 50 'can be steered.
  • the beams are before entering the roof prisms 50, 50' and the subsequent pass of the same straight, ie perpendicular to the scale 90, directed.
  • the roof prisms 50, 50 ' deflect the partial beams in the z and y directions and thereby generate a spatial offset in the y direction.
  • the ⁇ / 8 plates 4,4 ' are passed through twice in addition to the scanning gates 30, 30 ' .
  • the roof prism 50, 50 ' acts in the y direction as a retro reflector. This direction y is aligned in the plane of the scale 90 perpendicular to the measuring direction x.
  • the interfering beam of rays is deflected back by the second reflection or diffraction at the scale 90 in the z direction, ie in the direction of the detector elements, and strikes an arrangement of collimator lens and splitting grating 60.
  • the signals are obtained from these three beams in a known manner via the polarizers 70, 70 ' , 70 " which pass through the partial beams before they strike the photo elements 80, 80', 80", which then result in phase-shifted signals.
  • the splitting grid 60 reference is made to the applicant's EP 481 356 B1.
  • Moire rotations of scale 90 primarily produce an opposite y deflection of the two diffracted beams when they first hit the scale 90. Moire rotations are now achieved by the combination of scanning gratings 30, 30 ' and the choice and arrangement of the roof edge according to the invention. Prisms 50, 50 'are compensated because the roof prism 50, 50' acts in the y direction like a retro reflector, ie the y components of the beam directions of the two beams are inverted. After the second diffraction or reflection at the scale 90, there is no longer any y component in the beam direction of the two homologous beams, that is to say no angle difference either. This avoids different directions of exit, there is no stripe system and no resulting signal drop.
  • the change in the beam path during pitch tilting is now to be illustrated with reference to FIG. 3.
  • the perpendicular to the non-tilted scale 90 is referred to below as the normal direction. If the scale 90 is tilted at point P by a small angle ⁇ relative to the normal direction, the diffraction angles ⁇ of the partial beams PA and PA 'change to approximately ⁇ -2 ⁇ and ⁇ + 2 ⁇ with respect to the normal direction. This means that one beam propagates at a larger angle and the other at a smaller angle to the scanning grating than would be the case if the scale 90 was not tilted.
  • the scanning grating is now unable to straighten the beams. This results in angles of + 2 ⁇ and -2 ⁇ , which change according to the refraction when entering the roof prism.
  • each beam has to cover a flatter and a steeper section.
  • the exit direction of both beams is the same with respect to the normal direction and there are no interference fringes that would be associated with a signal drop.
  • the neutral pivot lies on the scale surface as desired.
  • FIG. 4 shows the basic beam path of a second embodiment of the position measuring device according to the invention, which is now based on the scanning principle of a 3-grating sensor.
  • the rays that initially hit the scale 1000 are again diffracted and then traverse the retardation plates 5000, 5000 '.
  • the beams are not exactly directed by the scanning grating 2000, which now has half the grating period with respect to the scale grating period, but are deflected in the x direction by Littrow diffraction. You then cross the retardation plates 5000 ", 5000 '" and finally unite on the 3000 scale, where the two interfering beams are aligned by diffraction perpendicular to the 3000 scale.
  • the subsequent processing of the interfering beam is identical to the example explained above.
  • FIGS. 5a and 5b again show a concrete second exemplary embodiment of the 3-grating transmitter, based on the beam path of FIG. 4, in front and side view.
  • the scanning grids 1000, 1000 ' are no longer located on the underside of the roof prisms 500, 500 ' . Rather, they must be attached perpendicular to the bottom so that they are between the prism tip and the bottom of the prism. This can be achieved, for example, by cementing two prism parts 500a, 500b onto the scanning grating 1000, 1000 ' .
  • roof prisms instead of roof prisms, roof mirror could also be used.
  • the beam bundles emitted by the light source 100 first strike the scale 900 and from there a first reflection and diffraction takes place in the direction of the at least one roof prism 500, 500 '.
  • the roof prism 500, 500 ' reflects back in the direction of the scale 900 before a second reflection of the rays from the scale 900 in the direction of the detector elements 800, 800 ' , 800 "results. Due to the different design of the roof prism (s) 500, 500 'respectively after the first reflection on the scale 900, the radiation beam in the roof prism 500, 500' the scanning grating 1000 1000's only once.
  • different light sources can be used. Since there are no path differences and the two interfering beams are combined at the same location, light sources that are partially or incoherently in time and / or space can also be used. In addition to mono- or multimode stripline semiconductor lasers, this also includes VCSELs, whereby transversely multimode types can also be used. But even LEDs can be used.
  • the light source can be separated from the scanning unit and connected to it via an optical fiber. If the signal is obtained by evaluating polarization states, polarization-maintaining fibers are to be used.
  • the deflecting element can also be replaced by a combination of a cylindrical lens and a mirror.
  • the cylindrical lens can also be designed as a Fresnel cylinder lens or Fresnel cylinder zone plate.
  • the roof prisms can also be replaced by roof mirrors, i.e. by an arrangement of two mirror surfaces, which are arranged at a 90 ° angle to each other.
  • roof mirrors i.e. by an arrangement of two mirror surfaces, which are arranged at a 90 ° angle to each other.
  • simple plastic prisms would also be possible.
  • an arrangement of polarizing beam splitters customary in interferometry can be used for signal generation, in which four signals are generated, each phase-shifted by 90 °.
  • the interference of the two beams on the scale creates an intensity stripe system, which is referred to here as a vernier stripe system.
  • This is transferred or imaged to detector elements in the form of a structured photosensor in the scanning unit.
  • the structured photosensor must have a finger structure (several rectangular photo elements of the same size arranged side by side).
  • the individual photo elements are connected in such a way that three signal currents shifted by 120 ° or four by 90 ° arise when the vernier strip system sweeps over the photo elements.
  • a moiré strip system can also be created, which is created when the scanning grids are rotated a little around the normal direction of the scale (z direction).

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Positionsmesseinrichtung zur Erfassung der Relativposition einer Abtasteinheit und einem hierzu in mindestens einer Messrichtung verschiebbaren Maßstab angegeben. Die Abtasteinheit umfasst mindestens ein Abtastgitter, mindestens ein Umlenkelement, sowie mehrere optoelektronische Detektorelemente. Als Umlenkelement ist mindestens ein Dachkantprisma in der Abtasteinheit angeordnet, dessen Dachkante parallel zur Messrichtung orientiert ist und das in einer Richtung als Retro-Reflektor wirkt, die in der Ebene des Maßstabes senkrecht zur Messrichtung ausgerichtet ist.

Description

Positionsmesseinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Positionsmesseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei der Chip-Herstellung durch Wafer-Stepper müssen Maske und Substrat extrem genau positioniert werden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, Positionsänderungen des Maskentisches mit Laserinterferometern zu erfassen. Nachteilig ist dabei der Einfluss der Luftunruhe, was letztlich zu Positions- rauschen und Problemen bei der Reproduzierbarkeit führt. Um Effekte der Temperaturausdehnung gering zu halten wäre die Messung der Lage des Substrat- oder Maskentisches direkt und relativ zum optischen Abbildungssystem günstig. Die Montage von Laserinterferometern direkt an der Abbildungsoptik des Wafer-Steppers ist durch räumliche Begrenzung und wegen der thermischen Dissipation jedoch oft nicht möglich und nicht gewünscht, so dass alle Laserinterferometerteile auf einem speziellen Rahmen aus Invar oder Zerodur befestigt sein müssen. Erheblich Probleme bereiten auch das Wechseln der Laser und die Nachjustage der Laserinterferometer. Ein weiterer Nachteil sind die hohen Kosten für die 6 bis 10 benötigten Interferome- terachsen.
Anstelle der aufwändigen und teuren Interferometertechnik sind zur Bestimmung von Positionsänderungen in x- und y-Richtung Positionsmesseinrichtungen in Form von Gittermesssystemen denkbar, die mittels eines opti- sehen Messprinzips einen Gittermaßstab abtasten und höhere Reproduzierbarkeiten liefern. Ein solches System ist z.B. in der Veröffentlichung „Maßarbeit - Nanometergenaue Positionsmessung in allen Freiheitsgraden", Y.-B. P. Kwan et al, F & M Jahrg. 108 (2000) 9, S. 60 - 64 beschrieben und besteht aus einem oder zwei Kreuzgitterteilungen und einem oder mehreren Abtastköpfen, die Bewegungen in x- und y-Richtung erfassen. Die Kreuzgitterteilungen sind dabei direkt auf den Maskenhalter aufgebracht. Um den besonders hohen Anforderungen an die Positioniergenauigkeit und Reproduzierbarkeit in derartigen Anwendungen zu genügen, sind Positionsmesseinrichtungen mit sehr kleinen Signalperioden (<500nm) und vielen Interpolationsschritten notwendig. Gleichzeitig muss berücksichtigt werden, dass beim Ausrichten der Maske zur Schärfenebene des Objektivs Drehungen des Maskenhalters um alle drei Raumrichtungen auftreten, so dass die Positionsmesseinrichtung Dreh-Toleranzen von etwa ±3 bis +5mrad bezüglich aller drei Raumrichtungen aufweisen muss. Zusätzlich soll die Positionsmesseinrichtung einen großen Abtastabstand von ca. 5mm-20mm be- sitzen und eine vergleichsweise hohen Abstandstoleranz von +1mm aufweisen.
Aus der EP 0 387 520 B1 der Anmelderin ist eine Positionsmesseinrichtung bekannt, über die bei gewählten Teilungsperioden bzw. Gitterkonstanten von 512nm Signalperioden von 128nm resultieren. Damit lassen sich Positioniergenauigkeiten im Subnanometerbereich erzielen. Verdrehungen des Maßstabs um die Normalenrichtung, nachfolgend Moire-Drehung genannt, führen jedoch bei solch kleinen Gitterkonstanten in den am Maßstab abgebeugten Strahlen zu entgegengesetzten Richtungskomponenten entlang der Strichrichtung der Gitterteilung. Dadurch sind die Phasenflächen der interferierenden Signalstrahlen zueinander verkippt, was zu Interferenzstreifen und einem damit einher gehenden starken Signalabfall führen würde. Um dieses Problem zu lösen, wird ein Tripel-Prisma als Retro-Reflektor verwendet, das die Richtungskomponenten entlang der Strichrichtung der Gitterteilung in- vertiert und so die Teilung auf sich selbst abbildet. Die Kompensation der durch Moire-Drehung hervorgerufenen Richtungskomponenten wird nachfolgend Moire-Kompensation genannt. Ein Nachteil dieses Abtasprinzipes ist der in Strichrichtung, also quer zur Messrichtung, geneigte Strahlengang. Dies bewirkt, dass Abstandsänderungen zwischen Abtasteinheit und Maß- stab nicht vernachlässigt werden können und zu einer Veränderung in der angezeigten Position bei gleichzeitiger Moire-Drehung führen. Außerdem sind durch den geneigten Anbau der Abtasteinheit keine großen Abstandstoleranzen erreichbar. Ein weiteres Problem ist, dass der sog. neutrale Drehpunkt nicht auf der Maßstaboberfläche liegt, sondern im Abtastgitter. Per Definition versteht man unter dem neutralen Drehpunkt denjenigen Punkt, um den die Abtasteinheit in Messrichtung gekippt - nachfolgend wird von Nick-Kippung gesprochen - werden kann, ohne dass sich dabei die angezeigte Position verändert. Liegt der neutrale Drehpunkt nicht auf der Maßstaboberfläche, so führen Kippungen des Maßstabs zu großen Verschiebungen der angezeigten Position, die mit Hilfe von aufwendigen Korrekturverfahren wieder eliminiert werden müssen.
Die hohen Voraussetzungen bei der Positionierung des Maskentisches er- fordern also eine Positionsmesseinrichtung, bei der einerseits der neutrale Drehpunkt auf der Maßstabteilung liegt und zusätzlich Moire-Drehungen kompensiert werden. Darüber hinaus soll der Maßstab senkrecht beleuchtet werden, um eine hohe Symmetrie zu gewährleisten, was zum einen große Abstandstoleranzen zulässt, zum anderen Probleme bei der Positionsbe- Stimmung für den Fall einer Abstandsänderung und einer gleichzeitigen Moire-Drehung der Abtasteinheit vermeidet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine hochauflösende, ver- kippungsunempfindliche Positionsmesseinrichtung anzugeben, die in einem großen Abtastabstandsbereich zuverlässig arbeitet und zudem Fehlmessungen im Fall einer Moire-Drehung des Abtastkopfes vermeidet.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Positionsmesseinrϊchtung mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Maßnahmen, die in den abhängigen Patentansprüchen aufgeführt sind.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen gewährleisten nunmehr, dass die oben erwähnten Probleme in einer entsprechend aufgebauten Positionsmesseinrichtung nicht mehr auftreten. Insbesondere ist u.a. die erwünschte Nick-Unempfindlichkeit sowie die erwünschte Moiredrehungs-Unempfind- lichkeit sichergestellt. Realisierbar sind auf Grundlage der erfindungsgemäßen Überlegungen hierbei verschiedenste Ausführungsformen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der erfindungsgemäßen Positionsmess- einrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispieie anhand der heiligenden Figuren.
Dabei zeigt
Figur 1 den Strahlengang einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung in aufgefalteter Darstellung;
Figur 2a, 2b je eine Front- und Seitenansicht des ersten Aus- führungsbeispieles der erfindungsgemäßen Po- sitonsmesseinrichtung, basierend auf dem Strahlengang gemäß Figur 1;
Figur 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Änderungen im Strahlengang im Fall einer eventuellen Nick-
Kippung;
Figur 4 den Strahlengang einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positionsmessein- richtung in aufgefalteter Darstellung;
Figur 5a, 5b je eine Front- und Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles des zweiten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Positionsmess- einrichtung, basierend auf dem Strahlengang gemäß Figur 4.
Abbildung 1 zeigt den Strahlengang einer ersten Ausführungsform der erfin- dungsgermäßen Positionsmesseinrichtung in aufgefalteter Darstellung. In diesem Beispiel handelt es sich um einen 4-Gitter-Geber bei dem alle Gitter bzw. Teilungen dieselbe Gitterkonstante bzw. Teilungsperiode besitzen.
Das Maßstabgitter 1 wird senkrecht mit einem kollimierten linear polarisier- ten Laserstrahl beleuchtet, der von einer in Figur 1 nicht dargestellten Lichtquelle emittiert wird. Die Teilung verläuft entlang der x-Richtung. Die durch Beugung am Maßstabsgitter 1 hervorgehenden Lichtbündel propagieren zum ersten Abtastgitter 2, welches im Abstand D zum Maßstabgitter angeordnet ist. Von Bedeutung sind hierbei die +/- ersten Beugungsordnungen. Durch Beugung am ersten Abtastgitter 2, werden die beiden Strahlenbündel gerade gerichtet und propagieren zum zweiten Abtastgitter 3. Dabei durchquert jedes der beiden Strahlenbündel zwei polarisationsoptische Verzögerungselemente, ausgebildet als λ/8-Plättchen 5, 5' bzw. 5",5'", welche jeweils einem Abtastgitter 2, 3 zugeordnet sind. Alternativ hierzu könnte auch je ein λ/4-Plättchen anstelle von zwei λ/8-Plättchen verwendet werden. Dadurch entsteht ein links- und ein rechtszirkular polarisiertes Strahlenbündel. Am zweiten Abtastgitter 3 werden die Strahlenbündel in +/- erste Beugungsordnungen abgelenkt und propagieren zum Maßstabgitter 4, wo sie sich in einem Punkt überlagern. Durch Beugung am Maßstabgitter 4 werden die interferierenden Strahlenbündel in die gleiche Richtung senkrecht zum Maßstabgitter 4 zurückgelenkt. Durch die Überlagerung der beiden zirkularpolarisierten Lichtbündel, deren Phasenverschiebung von der Maßstabverschiebung abhängt, entsteht ein linear polarisierter Ausgangsstrahl, bei dem die Polarisationsrichtung von der Maßstabsverschiebung in Messrichtung (x- Richtung) abhängt.
Ein nachfolgend positioniertes Gitter 6 spaltet das Strahlenbündel in drei Teilstrahlen auf, so dass mit einer Anordnung von drei Polarisatoren 7, 7', 7" unterschiedlicher Orientierung und zugehörigen Photoelementen 8, 8', 8" drei um jeweils 120° zueinander phasenverschobene Signale erzeugt werden können. Die Signalperiode entspricht einem Viertel der Gitterperiode des Maßstabgitters. Figuren 2a und 2b zeigen ein konkretes erstes Ausführungsbeispiel des 4- Gitter-Gebers, basierend auf dem Strahlengang von Figur 1, in Front- und Seitenansicht.
Die Beleuchtung erfolgt z.B. über eine als Laserdiode 10 ausgebildete Lichtquelle bei λ=780nm mit nachfolgender Kollimationsoptik 20. Die Optik der Abtasteinheit A besteht aus den Abtastgittern 30, 30', den λ/8-Plättchen 40, 40', den Dachkantprismen 50, 50' aus Glas, sowie Polarisatoren 70, 70', 70" und Photoelementen 80, 80', 80" zur Signalgewinnung.
Der Maßstab 90 oder Maßkörper, letzterer z.B. ausgebildet als Zerodur- Maskentisch, trägt eine reflektierende Phasenteilung mit der Gitterkonstanten d=2μm. Im Abstand D=15mm von der Maßstabteilung befinden sich zwei Dachkantprismen 50, 50', jeweils ausgebildet als 90°-Prismen, an deren Unterseiten, d.h. an den Seiten, die dem Maßstab 90 zugewandt sind, Ab- tastgitter 30, 30' in Form von Transmissionsgittern mit Phasenteilung, mit der gleichen Gitterkonstanten von d=2μm angebracht sind. Die beiden Dachkantprismen 50, 50' und Abtastgitter 30, 30' können z.B. auf einer gemeinsamen Trägerplatte 15 befestigt werden. Im vorliegnden Ausführungsbeispiel sind die beiden Dachkantprismen 50, 50' in Messrichtung x beabstandet voneinander angeordnet.
Alternativ zum erläuterten Ausführungsbeispiel auch ein einzelnes Dachkantprisma 50, 50' mit Abtastgitter 30, 30' mit Bohrungen oder Aussparungen zur Strahlein- und -auskopplung verwendet werden. Die Kombination aus Dachkantprisma 50, 50' und Abtastgittern 30, 30' wird nachfolgend als auch Umlenkelement bezeichnet.
Trifft ein von der Lichtquelle 10 emittiertes, kollimiertes Lichtbündel senkrecht und mittig zwischen der Anordnung der Dachkantprismen 50,50' auf den Maßstab 90, so entstehen zwei +/- erste Beugungsordnungen, die nach der ersten Reflexion zurück auf die Unterseite der Dachkant-Prismen 50, 50' gelenkt werden. Durch Beugung an den Abtastgittern 30, 30' werden die Strahlenbündel vor dem Eintritt in die Dachkant-Prismen 50, 50' und dem nachfolgenden Durchlauf derselben gerade, d.h. senkrecht zum Maßstab 90, gerichtet. Die Dachkant-Prismen 50, 50' lenken die Teilstrahlen in z- und y-Richtung um und erzeugen dadurch einen Ortsversatz in y-Richtung. Beim Durchgang der Strahlenbündel durch die Umlenkelemente werden neben den Abtastgittem 30, 30' auch die λ/8-Plättchen 4,4' je zweimal durchlaufen. Aufgrund der erfindungsgemäß gewählten Orientierung des mindestens einen Dachkantprismas 50, 50' parallel zur Messrichtung x wirkt das Dachkantprisma 50, 50' in der y-Richtung als Retro-Reflektor. Diese Richtung y ist in der Ebene des Maßstabes 90 senkrecht zur Messrichtung x ausge- richtet. Nach dem Austritt aus den Dachkant-Prismen 50, 50' werden durch wiederholte Beugung am Abtastgitter 30, 30' Strahlenbündel erzeugt, die zurück zum Maßstab 90 propagieren und sich dort überlagern. Das interferierende Strahlenbündel wird durch die zweite Reflexion bzw. Beugung am Maßstab 90 in z-Richtung, d.h. in Richtung der Detektorelemente, zurück- gelenkt und trifft auf eine Anordnung aus Kollimatorlinse und Aufspaltgitter 60. Am Aufspaltgitter 60 entstehen drei Teilstrahlenbündel. Die Signalgewinnung aus diesen drei Strahlenbündeln erfolgt in bekannter Art über die Polarisatoren 70, 70', 70", die die Teilstrahlenbündel durchlaufen, bevor sie auf die Photoelemente 80, 80', 80" auftreffen, an denen dann phasenver- schobene Signale resultieren. In Verbindung mit dem Aufspaltgitter 60 sei auf die EP 481 356 B1 der Anmelderin verwiesen.
Moire-Drehungen des Maßstabs 90 erzeugen in erster Linie eine entgegengesetzte y-Ablenkung der beiden gebeugten Strahlenbündel beim ersten Auftreffen auf den Maßstab 90. Moire-Drehungen werden nun durch die Kombination von Abtastgittern 30, 30' und die erfindungsgemäße Wahl und Anordnung der Dachkant-Prismen 50, 50' kompensiert, da das Dachkantprisma 50, 50' in y-Richtung wie ein Retro-Reflektor wirkt, d.h. die y-Kompo- nenten der Strahlrichtungen der beiden Strahlenbündel invertiert. Nach der zweiten Beugung bzw. Reflexion am Maßstab 90 resultiert dann keine y- Komponente in der Strahlrichtung der beiden homologen Strahlenbündel mehr, also auch keine Winkeldifferenz. Dadurch werden unterschiedliche Austrittsrichtungen vermieden, es entsteht kein Streifensystem und kein dadurch bedingter Signalabfall. Anhand von Figur 3 soll nunmehr die Änderung des Strahlengangs bei Nick- Kippung veranschaulicht werden. Die Senkrechte zum nicht verkippten Maßstab 90 wird im Nachfolgenden als Normalenrichtung bezeichnet. Wird der Maßstab 90 im Punkt P um einen kleinen Winkel θ relativ zur Normalen- richtung gekippt, so ändern sich die Beugungswinkel α der Teilstrahlen PA und PA' zu etwa α-2θ bzw. α+2θ bezüglich der Normalenrichtung. Das bedeutet, dass das eine Strahlenbündel unter einem größeren und das andere Strahlenbündel unter einem kleineren Winkel zum Abtastgitter propagiert als dies bei nicht gekippten Maßstab 90 der Fall wäre. Das Abtastgitter ist nun nicht in der Lage die Strahlenbündel gerade zu richten. Es resultieren Winkel von +2Θ und -2Θ, die sich beim Eintritt in das Dachkant-Prisma entsprechend der Brechung ändern. Die Strahlenbündel werden deshalb bei ihrem Weg durch das Prisma ABC bzw. A'B'C um die gleiche Strecke AC=A'C in Messrichtung versetzt.
Durch die erneute Beugung am Abtastgitter ergeben sich für die Strahlen CQ und C'Q etwa die Winkel α+2θ und α-2θ bezüglich der Normalenrichtung. Dabei stimmen die Winkel von PA und C'Q bzw. von CQ und PA' jeweils überein. Die Vereinigung der beiden Strahlenbündel erfolgt im Punkt Q. Insgesamt hat jedes Strahlenbündel ein flacheres und ein steileres Teilstück zurückzulegen. Bei genauerer Betrachtung kann man feststellen, daß keine Phasendifferenzen bei der Propagation beider Strahlenbündel auftreten. Insbesondere ist auch die Austrittsrichtung beider Strahlenbündel bezüglich der Normalenrichtung gleich und es entstehen keine Interferenz- streifen, die mit einem Signalabfall verbunden wären. So resultiert keine Phasenverschiebung der interferierenden Lichtbündel aufgrund von Nick- Kippungen, so dass die ursprüngliche gemessene Position bei Nick-Kippung erhalten bleibt. Der neutrale Drehpunkt liegt damit wie gewünscht auf der Maßstabsoberfläche.
Figur 4 zeigt den prinzipiellen Strahlengang einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Positionsmesseinrichtung, das nunmehr auf dem Abtastprinzip eines 3-Gitter-Gebers basiert. Die zunächst auf den Maßstab 1000 auftreffenden Strahlen werden wiederum gebeugt und durchqueren anschließend die Verzögerungsplättchen 5000, 5000'. Im Gegensatz zum vorher erläuterten 4-Gittergeber werden die Strahlen durch das Abtastgitter 2000, welches jetzt die halbe Gitterperiode in Bezug auf die Maßstabgitterperiode besitzt, nicht gerade gerichtet, sondern durch Littrow-Beugung in x-Richtung umgelenkt. Sie durchqueren anschließend die Verzögerungsplättchen 5000", 5000'" und vereinigen sich schließlich auf dem Maßstab 3000, wo die beiden interferierenden Strahlenbündel durch Beugung senkrecht zum Maßstab 3000 ausgerichtet werden. Die nachfolgende Verarbeitung der interferierenden Strahlenbündel ist identisch zum oben erläuterten Beispiel.
Figuren 5a und 5b zeigen wiederum ein konkretes zweites Ausführungsbeispiel des 3-Gitter-Gebers, basierend auf dem Strahlengang von Figur 4, in Front- und Seitenansicht.
Der wesentliche Unterschied zu ersten Variante besteht darin, dass die Abtastgitter 1000, 1000' sich nun nicht mehr an der Unterseite der Dachkantprismen 500, 500' befinden. Vielmehr müssen sie senkrecht zur Unterseite angebracht werden, so dass sie zwischen Prismenspitze und Prismenunterseite stehen. Dies kann z.B. dadurch realisiert werden, dass zwei Prismenteile 500a, 500b auf das Abtastgitter 1000, 1000' aufgekittet werden. Alternativ könnte anstelle von Dachkant-Prismen auch Dachkantspiegel verwendet werden.
Der Vorteil dieses System liegt darin, dass die Richtungsumlenkung in Messrichtung mit nur einem Abtastgitter 1000, 1000' erfolgen kann, sofern die Littrow-Bedingung (Gitterkonstante des Abtastgitters = halbe Gitterkonstante des Maßstabs) eingehalten wird. Dadurch geht weniger Licht durch Beugung in nicht genutzte Beugungsordnungen verloren als dies bei dem vorher beschriebenen Abtastsystem mit zwei Abtastgittern der Fall ist.
Ansonsten entsprechen die Funktionen der dargestellten Elemente denjenigen des vorhergehenden Beispieles. So ist wiederum den Abtastgittern 1000, 1000' jeweils ein polarisationsoptisches Verzögerungselement 400, 400' zugeordnet. Grundsätzlich könnte anstelle der Anordnung von zwei in Messrichtung x beabstandeten Dachkantprismen 500, 500' auf einer gemeinsamen Trägerplatte 150 auch wiederum ein einzelnes Dachkantprisma verwendet werden, das die entsprechende Länge besitzt.
Hinsichtlich des Abtaststrahlenganges ist wiederum vorgesehen, dass die von der Lichtquelle 100 emittierten Strahlenbündel zunächst auf den Maßstab 900 auftreffen und von dort eine erste Reflexion und Beugung in Rich- tung des mindestens einen Dachkantprismas 500, 500' erfolgt. Über das Dachkantprisma 500, 500' erfolgt eine Rückreflexion in Richtung des Maßstabes 900, ehe eine zweite Reflexion der Strahlenbündel vom Maßstab 900 in Richtung der Detektorelemente 800, 800', 800" resultiert. Aufgrund der unterschiedlichen Ausgestaltung des bzw. der Dachkantprismen 500, 500' durchlaufen nach der ersten Reflexion auf dem Maßstab 900 die Strahlenbündel im Dachkantprisma 500, 500' das Abtastgitter 1000, 1000' jeweils nur einmal.
Die beiden erläuterten Ausführungsbeispiele können in den nachfolgend erläuterten Punkten einfach modifiziert werden.
So können etwa verschiedene Lichtquellen eingesetzt werden. Da keine Gangunterschiede auftreten und die beiden interferierenden Strahlenbündel am gleichen Ort vereinigt werden, können auch zeitlich und/oder räumlich teil- bzw. inkohärente Lichtquellen verwendet werden. Dazu gehören neben mono- oder multimodigen Streifenleiter-Halbleiterlasern auch VCSELs, wobei auch transversal multimodige Typen eingesetzt werden können. Aber selbst LEDs lassen sich verwenden.
Um Probleme mit Dissipationsveriusten zu vermeiden kann die Lichtquelle von der Abtasteinheit getrennt und über eine Lichtleitfaser mit diesem verbunden werden. Wird die Signalgewinnung über die Auswertung von Polari- sationszuständen realisiert sind polarisationserhaltende Fasern zu verwenden. Das Umlenkelement kann desweiteren durch eine Kombination aus Zylinderlinse und Spiegel ersetzt werden. Dabei kann die Zylinderlinse auch als Fresnelzylinderlinse oder Fresnelzylinderzonenplatte ausgeführt werden.
Die Dachkantprismen können ferner durch Dachkantspiegel ersetzt werden, d.h. durch eine Anordnung von zwei Spiegelflächen, die unter einem 90°- Winkel zueinander angeordnet sind. Alternativ wäre auch der Einsatz von einfache Kunststoffprismen möglich.
Zur Signalerzeugung kann anstelle der Polarisatoren vor den Photoelementen eine in der Interferometrie übliche Anordnung aus polarisierenden Strahlteilern verwendet werden, bei der vier um je 90° phasenverschobene Signale erzeugt werden.
Anstatt das Messsignal aus dem Polarisationszustand des Laserlicht zu erzeugen ist es ebenfalls möglich die Gitterkonstanten von Maßstabgitter und Abtastgitter leicht verschieden zu wählen. Auf diese Weise entsteht durch die Interferenz der beiden Strahlenbündel am Maßstab ein Intensitätsstreifensystem, welches hier als Vernierstreifensystem bezeichnet wird. Dieses wird auf Detektorelemente in Form eines strukturierten Photosensors in der Abtasteinheit übertragen oder abgebildet. Der strukturierte Photosensor muss dazu eine Fingerstruktur (mehrere seitlich nebeneinander angeordnete gleichgroße rechteckige Photoelemente) besitzen. Die einzelnen Photoelemente werden so verschaltet, dass drei um 120° oder vier um 90° verscho- ben Signalströme entstehen, wenn das Vernierstreifensystem die Photoelement überstreicht. Anstelle eines Vernierstreifensystems kann auch ein Moirestreifensystem erzeugt werden, das entsteht, wenn die Abtastgitter ein wenig um die Normalenrichtung des Maßstabs (z-Richtung) gedreht werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung existieren somit neben den erläuterten Beispielen eine Reihe von weiteren Ausführungsmöglichkeiten.

Claims

Ansprüche
1. Positionsmesseinrichtung zur Erfassung der Relativposition einer Abtasteinheit und einem hierzu in mindestens einer Messrichtung verschiebbaren Maßstab, wobei die Abtasteinheit mindestens ein Abtastgitter, mindestens ein Umlenkelement, sowie mehrere optoelektroni- sehe Detektorelemente umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass als Umlenkelement mindestens ein Dachkantprisma (50, 50'; 500, 500') in der Abtasteinheit (A; A') angeordnet ist, dessen Dachkante (51, 51 '; 510, 510') parallel zur Messrichtung (x) orientiert ist und das in einer Richtung (y) als Retro-Reflektor wirkt, die in der Ebene des Maßstabes
(90; 900) senkrecht zur Messrichtung (x) ausgerichtet ist.
2. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Seite des Dachkantprismas (50, 50'), die dem Maßstab (90) zugeordnet ist, das Abtastgitter (30, 30') angeordnet ist.
3. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abtastgitter (30, 30') ein polarisationsoptisches Verzögerungselement (40, 40') zugeordnet ist.
Positionsmesseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinheit (A) zwei Dachkantprismen (50, 50') umfasst, die in Messrichtung (x) beabstandet voneinander angeordnet sind.
Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Dachkantprismen (50, 50') auf einer gemeinsamen Trägerplatte (15) angeordnet sind.
6. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die von der Lichtquelle (10) emittierten Strahlenbündel zunächst auf den Maßstab (90) auftreffen, von dort eine erste Reflexion in Richtung des mindestens einen Dachkantprismas (50, 50') erfolgt, seitens des Dachkantprismas (50, 50') eine Rückreflexion in Richtung des
Maßstabes (90) erfolgt, ehe eine zweite Reflexion der Strahlenbündel vom Maßstab (90) in Richtung der Detektorelemente (80, 80', 80") erfolgt.
7. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach der ersten Reflexion auf dem Maßstab (90) die Strahlenbündel vor dem Eintritt in das Dachkantprisma (50, 50') das Abtastgitter (30, 30') ein erstes Mal durchlaufen, durch das die Strahlenbündel eine Ablenkung dergestalt erfahren, dass diese senkrecht auf den Maßstab (90) ausgerichtet sind und die Strahlenbündel das Abtastgitter (30, 30') nach dem Austritt aus dem Dachkantprisma (50, 50') ein zweites Mal durchlaufen.
8. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Abtastgitter (1000, 1000') stehend zwischen der Spitze und der Unterseite des Dachkantprismas (500, 500') angeordnet ist.
9. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abtastgitter (1000, 1000') ein polarisationsoptisches Verzö- gerungselement (400, 400') zugeordnet ist.
10. Positionsmesseinrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtasteinheit (A') zwei Dachkantprismen (500, 500') umfasst, die in Messrichtung (x) beabstandet voneinander angeordnet sind.
11. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Dachkantprismen (500, 500') auf einer gemeinsamen Trägerplatte (150) angeordnet sind.
12. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Lichtquelle (100) emittierten Strahlenbündel zunächst auf den Maßstab (900) auftreffen, von dort eine erste Reflexion in Richtung des mindestens einen Dachkantprismas (500,, 500') erfolgt, seitens des Dachkantprismas (500, 500') eine Rückreflexion in Richtung des Maßstabes (900) erfolgt, ehe eine zweite Reflexion der Strahlenbündel vom Maßstab (900) in Richtung der Detektorelemente (800, 800', 800") erfolgt.
13. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach der ersten Reflexion auf dem Maßstab (900) die Strahlenbündel im Dachkantprisma (500, 500') das Abtastgitter (1000, 1000') einmal durchlaufen.
14. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Dachkantprisma (500, 500') aus zwei Prismenteilen (500a, 500b) besteht, die beidseitig auf das Abtastgitter (1000, 1000') aufgekittet sind.
15. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Dachkantprisma zwei Spiegelflächen umfasst, die unter einem Dachkant-Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.
16. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass vor den Detektorelementen ein Aufspaltgitter angeordnet ist, welches das auftreffende Strahlenbündel in mehrere Teilstrahlen aufspaltet, die wiederum Polarisatoren unterschiedlicher Orientierung durchlaufen, so dass die Detektorelemente phasenverschobene Signale erfassen.
17. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle getrennt von der Abtasteinheit angeordnet und mit dieser über eine Lichtleitfaser verbunden ist.
8. Positionsmesseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Gitterkonstanten des Maßstabes und des Abtastgitters geringfügig verschieden gewählt sind und als Detektorelemente ein strukkturierter Photosensor in der Abtasteinheit angeordnet ist.
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