JP2000111311A - Photo-interference length-measuring device and exposing device using the device - Google Patents

Photo-interference length-measuring device and exposing device using the device

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JP2000111311A
JP2000111311A JP10284829A JP28482998A JP2000111311A JP 2000111311 A JP2000111311 A JP 2000111311A JP 10284829 A JP10284829 A JP 10284829A JP 28482998 A JP28482998 A JP 28482998A JP 2000111311 A JP2000111311 A JP 2000111311A
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light
reflecting mirror
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optical
measuring
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JP10284829A
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Japanese (ja)
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Hitoshi Kawai
斉 河井
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Nikon Corp
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photo-interference length-measuring device capable of continuing measurement without returning a stage to the reference position of a moving device. SOLUTION: The photointerference length-measuring device is constituted by providing a first photointerference length-measuring device having a first photo-interferometer measuring the moving length of a moving reflection mirror 52 from an interference light between the first measurement light reflected by the moving reflection mirror 52 and the first reference light reflected by a fixed reflection mirror 51, and a second photointerference length-measuring device measuring the absolute position of a body to be measured. The second photointerferometer length measuring device varies the wave length and makes interfere the second measurement light reflected by the moving reflection mirror 52 among the light from the light source 80 of variable wavelength, and the second reference light reflected by the fixed reflection mirror 51. Based on the interference light, the absolute position of the moving mirror 52 is measured.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被測定体の移動量
を高精度で測定する光干渉計を備えた光干渉測長装置に
関し、高精度でステージの位置決めをする露光装置等に
用いるに好適な用光干渉測長装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical interferometer having an optical interferometer for accurately measuring the amount of movement of an object to be measured, and more particularly to an exposure apparatus for positioning a stage with high accuracy. The present invention relates to a suitable optical interference measuring device.

【0002】[0002]

【従来の技術】このような光干渉測長装置は、移動反射
鏡によって反射した第一の測定光と固定反射鏡によって
反射した第一の参照光との干渉光から前記移動反射鏡の
移動量を測定する干渉計を備えている。この干渉計は、
移動反射鏡がある位置から他の位置へ移動することによ
って受光素子上で観測される干渉縞の通過数(相対変位
量)を移動反射鏡の移動量として計測しているため、移
動前の位置に対する移動後の相対変位量が求められる。
2. Description of the Related Art Such an optical interferometer measures an amount of movement of a movable reflecting mirror from an interference light between a first measuring light reflected by a moving reflecting mirror and a first reference light reflected by a fixed reflecting mirror. Is provided with an interferometer for measuring. This interferometer
Because the number of passes (relative displacement) of the interference fringes observed on the light receiving element by moving the movable reflector from one position to another is measured as the amount of movement of the movable reflector, the position before movement is determined. Is obtained after the movement with respect to.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】従って、このような光
干渉測長装置では移動反射鏡の絶対位置が把握できな
い。そのため計測の途中で測定光もしくは参照光が遮ら
れたり、測長光源の瞬停、移動反射鏡の高速移動による
干渉縞の読み取りエラー等が発生すると、その工程の計
測やその計測に基づく加工等が継続できなくなる。この
ような場合には一度ステージを移動装置の基準点(例え
ば移動装置の機械原点)に戻して位置決めをした後に再
度測定をスタートさせる必要があり、生産性の悪化を招
く要因となっていた。
Therefore, in such an optical interferometer, the absolute position of the movable reflecting mirror cannot be ascertained. Therefore, if the measuring light or reference light is interrupted during the measurement, if the measuring light source stops momentarily, or if the reading error of the interference fringes occurs due to the high-speed movement of the movable reflecting mirror, etc., the measurement of the process and the processing based on the measurement Cannot be continued. In such a case, it is necessary to once return the stage to the reference point of the moving device (for example, the mechanical origin of the moving device) to perform the positioning, and then to start the measurement again, which is a factor that causes the deterioration of productivity.

【0004】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、ステージを移動装置の基準点まで戻すことな
く、測定を継続できる光干渉測長装置を提供することを
目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and has as its object to provide an optical interferometer that can continue measurement without returning a stage to a reference point of a moving device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る光干渉測長装置では、固定反射鏡と移
動反射鏡との相対変位量を検出する光干渉測長装置(第
一の光干渉計)に加え、波長可変の光源から射出して前
記移動反射鏡によって反射した測定光と、前記波長可変
の光源から射出して前記固定反射鏡によって反射した参
照光とを前記光源の射出光の波長を変化させながら干渉
させ、その干渉光に基づいて前記移動反射鏡の絶対位置
を測定する第二の光干渉計を設けた。それによって前記
第一の光干渉計で得られる前記相対変位量が不明になっ
たときに前記第二の光干渉計で前記移動反射鏡の絶対位
置を計測し、次に前記第一の光干渉計で測定を継続す
る。
In order to achieve the above object, an optical interferometer according to the present invention comprises an optical interferometer for detecting a relative displacement between a fixed reflecting mirror and a movable reflecting mirror (a first interferometer). Optical interferometer), the measurement light emitted from the variable-wavelength light source and reflected by the movable reflecting mirror, and the reference light emitted from the variable-wavelength light source and reflected by the fixed reflecting mirror. There is provided a second optical interferometer for causing interference while changing the wavelength of the emitted light and measuring the absolute position of the movable reflecting mirror based on the interference light. When the relative displacement obtained by the first optical interferometer thereby becomes unknown, the absolute position of the movable reflecting mirror is measured by the second optical interferometer, and then the first optical interference is measured. Continue measurement with meter.

【0006】測定光もしくは参照光が遮られ、不明とな
ったステージの位置(固定反射鏡に対する移動反射鏡の
相対位置)は、遮られた測定光もしくは参照光が復帰し
た後第二の光干渉計によって算出された絶対位置データ
と、この絶対位置近傍の詳細な(1フリンジより狭い範
囲内の)位置が測定できる第一の光干渉計から得られる
位相データとから確定することができる。
[0006] The position of the stage which becomes unclear when the measuring light or the reference light is interrupted (the relative position of the movable reflecting mirror with respect to the fixed reflecting mirror) depends on the second light interference after the interrupted measuring light or the reference light returns. The absolute position data calculated by the meter and the phase data obtained from the first optical interferometer capable of measuring a detailed position (within a range smaller than one fringe) near the absolute position can be determined.

【0007】なお、光干渉測長装置は、光が遮られて不
明となったステージ位置のデータを、上述のようにして
第二の光干渉計で測定された位置データと第一の光干渉
計の位相データとから確定されたステージ位置のデータ
に置き換えるよう構成することが望ましい。このように
構成することによって、ステージを移動装置の基準点ま
で戻すことなく、ステージの機能を自己復帰させること
ができる。
[0007] The optical interferometer measures the position data measured by the second optical interferometer as described above with the first optical interferometer data. It is desirable to replace the data with the stage position determined from the total phase data. With this configuration, the function of the stage can be returned to its original state without returning the stage to the reference point of the moving device.

【0008】波長可変の光源の波長は、第一の光干渉計
の測長光源の波長と異なる波長であることが好ましく、
特に波長可変のレーザを用いることが好ましい。このよ
うな光源は波長の単一性、干渉性が良好であり、また波
長が異なることで二つの光を容易に分離することができ
る。
[0008] The wavelength of the variable wavelength light source is preferably different from the wavelength of the length measuring light source of the first optical interferometer.
In particular, it is preferable to use a wavelength variable laser. Such a light source has good wavelength uniformity and good coherence, and can easily separate two lights by different wavelengths.

【0009】また、第一および第二の光干渉計の光路は
いわゆるダブルパス構成とすることができる。このよう
な構成とすることにより、光干渉測長装置の測長感度を
2倍とすることができる。
The optical paths of the first and second optical interferometers can have a so-called double-pass configuration. With such a configuration, the length measurement sensitivity of the optical interference length measurement device can be doubled.

【0010】ところで、光干渉測長装置で測長される移
動量は、固定反射鏡に対する移動反射鏡の相対移動量で
規定される。このため、固定反射鏡の設置位置は測長目
的によって異なったものとなる。このうち、移動装置で
のステージの移動軌跡を計測する場合や、ステージ上の
複数位置の計測を行う場合などでは、移動装置もしくは
測長装置の基準固定部に設けることが好ましい。例え
ば、この光干渉測長装置をレーザ加工装置や三次元測長
器等に用いる場合がこれに該当する。
The amount of movement measured by the optical interferometer is defined by the amount of movement of the movable reflecting mirror relative to the fixed reflecting mirror. For this reason, the installation position of the fixed reflecting mirror differs depending on the purpose of length measurement. Of these, when measuring the movement locus of the stage with the moving device, or when measuring a plurality of positions on the stage, it is preferable to provide the moving device or the length measuring device with a reference fixed portion. For example, this case corresponds to a case where the optical interference measuring device is used for a laser processing device, a three-dimensional measuring device, or the like.

【0011】一方ステージと他の構成要素との相対位置
を計測するような場合には、固定反射鏡は当該他の構成
要素部分に配設することが好ましい。このように固定反
射鏡を配設することにより、目的に合致した相対位置計
測を高精度で実現することができる。例えばこのような
光干渉測長装置を半導体の露光装置に適用する場合に
は、移動反射鏡をマスクもしくはウエハの移動ステージ
に設け、固定反射鏡を露光機の鏡筒部に設けることによ
り、露光光とウエハの相対位置を高精度で位置制御する
ことができる。
On the other hand, when measuring the relative position between the stage and another component, it is preferable to dispose the fixed reflecting mirror on the other component. By arranging the fixed reflecting mirror in this way, it is possible to realize relative position measurement that meets the purpose with high accuracy. For example, when such an optical interferometer is applied to a semiconductor exposure apparatus, a movable reflecting mirror is provided on a moving stage of a mask or a wafer, and a fixed reflecting mirror is provided on a lens barrel of the exposing machine. The relative position between the light and the wafer can be controlled with high accuracy.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
について図面を参照して説明する。図1は本発明に係る
光干渉測長装置の第一の好ましい実施形態を示す構成図
である。図1に示す光干渉測長装置は、一般的なマイケ
ルソン干渉計に、波長可変の光源(以下、第二の光源と
いう)80と、この光源80からの光が移動反射鏡52
で反射した測定光と固定反射鏡51で反射した参照光と
の光の干渉縞を計測する受光素子(以下、第二の受光部
という)85とを設け、第二の受光部85からの信号に
基づいて移動反射鏡52の絶対位置を求める。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing a first preferred embodiment of an optical interference measuring apparatus according to the present invention. In the optical interferometer shown in FIG. 1, a general Michelson interferometer is provided with a variable wavelength light source (hereinafter, referred to as a second light source) 80 and a light from the light source 80 moved by a movable reflecting mirror 52.
A light-receiving element (hereinafter, referred to as a second light-receiving unit) 85 for measuring an interference fringe of light between the measurement light reflected by the light source and the reference light reflected by the fixed reflecting mirror 51, and a signal from the second light-receiving unit 85. , The absolute position of the movable reflecting mirror 52 is obtained.

【0013】以降この光干渉測長装置について、より詳
細に説明する。一般的なマイケルソン干渉計を構成する
第一の光干渉計は、直線偏光面を有する周波数ω1の光
とそれとは直交した直線偏光面を有する周波数ω1’の
光とを放射する光源10と、周波数ω1の光と周波数ω
1’の光とを分岐する偏光ビームスプリッタ22と、移
動量を測定するステージ90に備えられた移動反射鏡5
2と、干渉測長装置の基準部91に設けられた固定反射
鏡51と、固定反射鏡51を反射した周波数ω1’の光
と移動反射鏡を反射した周波数ω1の光とを干渉させ、
その干渉光を受光する第一の受光部60と、偏光ビーム
スプリッタ22と、偏光ビームスプリッタ22と移動反
射鏡52との間に配置された1/4波長板32と、偏光
ビームスプリッタ22と固定反射鏡51との間に配設さ
れた反射鏡21、及び1/4波長板31と、からなる。
Hereinafter, the optical interference measuring apparatus will be described in more detail. A first optical interferometer constituting a general Michelson interferometer includes a light source 10 that emits light having a frequency ω1 having a linear polarization plane and light having a frequency ω1 ′ having a linear polarization plane orthogonal thereto. Light at frequency ω1 and frequency ω
A polarizing beam splitter 22 for splitting the 1 ′ light, and a movable reflecting mirror 5 provided on a stage 90 for measuring a moving amount.
2, the fixed reflecting mirror 51 provided in the reference unit 91 of the interferometer, and the light of the frequency ω1 ′ reflected by the fixed reflecting mirror 51 and the light of the frequency ω1 reflected by the moving reflecting mirror interfere with each other,
A first light receiving unit 60 that receives the interference light, a polarizing beam splitter 22, a quarter-wave plate 32 disposed between the polarizing beam splitter 22 and the movable reflecting mirror 52, and a fixed light source fixed to the polarizing beam splitter 22; The reflecting mirror 21 and the quarter-wave plate 31 are disposed between the reflecting mirror 51 and the reflecting mirror 51.

【0014】偏光ビームスプリッタ22は、光源10か
ら放射された周波数ω1の光の偏光面が、偏光ビームス
プリッタ22の入射面に対してP偏光になるように設定
されている。このため、周波数ω1の光は偏光ビームス
プリッタ22を透過し、1/4波長板32を透過して移
動反射鏡52によって反射される。そして再び1/4波
長板32を透過した後、偏光ビームスプリッタ22に再
入射する。ここで、偏光ビームスプリッタ22に再入射
する周波数ω1の光は、1/4波長板32を2回通過す
るため、偏光方位が90度回転している。従ってこの光
は偏光ビームスプリッタ22で反射させられ、第一の受
光部60に入射する。
The polarization beam splitter 22 is set so that the polarization plane of the light of frequency ω 1 emitted from the light source 10 becomes P-polarized light with respect to the incidence plane of the polarization beam splitter 22. Therefore, the light having the frequency ω <b> 1 is transmitted through the polarization beam splitter 22, transmitted through the 波長 wavelength plate 32, and reflected by the movable reflecting mirror 52. Then, after passing through the quarter-wave plate 32 again, the light enters the polarization beam splitter 22 again. Here, the light of the frequency ω1 re-entering the polarization beam splitter 22 passes through the quarter-wave plate 32 twice, so that the polarization direction is rotated by 90 degrees. Therefore, this light is reflected by the polarization beam splitter 22 and enters the first light receiving unit 60.

【0015】また、周波数ω1の光と直交した偏光面を
有する周波数ω1’の光は、偏光ビームスプリッタ22
によって反射され、固定反射鏡51によって反射された
後、偏光ビームスプリッタ22に再入射する。ここで、
偏光ビームスプリッタ22に再入射する周波数ω1’の
光も、1/4波長板31を2回通過するため、偏光方位
が90度回転していることになる。そのため、偏光ビー
ムスプリッタ22を透過して、第一の受光部60に入射
する。そして第一の受光部60では干渉光を光電変換す
ることで得られるビート信号をコントローラ71に出力
する。
The light of frequency ω 1 ′ having a polarization plane orthogonal to the light of frequency ω 1 is transmitted to the polarization beam splitter 22.
After being reflected by the fixed reflecting mirror 51, the light enters the polarization beam splitter 22 again. here,
The light of the frequency ω1 ′ re-entering the polarization beam splitter 22 also passes through the quarter-wave plate 31 twice, so that the polarization direction is rotated by 90 degrees. Therefore, the light passes through the polarization beam splitter 22 and enters the first light receiving unit 60. Then, the first light receiving section 60 outputs a beat signal obtained by photoelectrically converting the interference light to the controller 71.

【0016】次に第二の光干渉計について説明を行う。
波長可変の第二の光源80は、測長用光源10と異なる
波長のレーザ光源であり、例えば波長可変の半導体レー
ザや固体レーザを用いて構成することができる。また、
半導体レーザの発振波長の変調方法としては、例えば電
流変調や動作温度変調等により行うことが可能であり、
固体レーザの波長変調方法としては、動作温度変調や共
振器長変調等が上げられる。本実施例では基本波長660n
mの直線偏光出力の半導体レーザを用い、電流変調によ
り波長変調を行った例について説明する。
Next, the second optical interferometer will be described.
The variable wavelength second light source 80 is a laser light source having a wavelength different from that of the length measuring light source 10, and can be configured using, for example, a variable wavelength semiconductor laser or solid-state laser. Also,
As a method of modulating the oscillation wavelength of the semiconductor laser, for example, current modulation or operating temperature modulation can be performed.
Examples of the method of modulating the wavelength of the solid-state laser include operating temperature modulation and resonator length modulation. In this embodiment, the fundamental wavelength is 660n.
An example in which wavelength modulation is performed by current modulation using a semiconductor laser having a linearly polarized light output of m will be described.

【0017】光結合素子81は、光源80から射出した
直線偏光のレーザ光を第一の光源10から射出したレー
ザ光と同一光軸に重畳する。この際、重畳後の偏光方向
が第一の光源10の偏光面(S偏光およびP偏光)と4
5度の角度をなするように、例えば図示しない調整機構
等を用いて配設する。光結合素子81は例えば波長選択
性のある部分反射鏡等を用いて構成することができる。
The optical coupling element 81 superimposes the linearly polarized laser light emitted from the light source 80 on the same optical axis as the laser light emitted from the first light source 10. At this time, the polarization direction after the superimposition is the same as the polarization plane (S-polarized light and P-polarized light) of the first light source 10.
For example, an adjustment mechanism (not shown) or the like is provided so as to form an angle of 5 degrees. The optical coupling element 81 can be configured by using, for example, a partial reflecting mirror having wavelength selectivity.

【0018】このようにして重畳した波長の異なる二つ
のレーザ光は、偏光ビームスプリッタ(光分岐素子)2
2に入射する。上述したように、第二の光源80の射出
光の偏光面は第一の光源10のS偏光面およびP偏光面
と45度傾いているため、この偏光ビームスプリッタ2
2の偏光軸に対して入射角が45度ずれて入射すること
になる。このため、第二の光源80の射出光は偏光ビー
ムスプリッタ22でS偏光成分の光とP偏光成分の光と
に二分割される。S偏光成分の光は偏光ビームスプリッ
タ22で反射し、参照光として固定反射鏡51へ向か
う。P偏光成分の光は偏光ビームスプリッタ22を透過
し、測定光として移動反射鏡52へ向かう。
The two laser beams having different wavelengths superimposed in this way are supplied to a polarization beam splitter (optical splitter) 2.
2 is incident. As described above, since the polarization plane of the light emitted from the second light source 80 is inclined by 45 degrees with respect to the S polarization plane and the P polarization plane of the first light source 10, the polarization beam splitter 2
The light is incident with the incident angle shifted by 45 degrees with respect to the two polarization axes. For this reason, the light emitted from the second light source 80 is split by the polarization beam splitter 22 into S-polarized light and P-polarized light. The S-polarized light component is reflected by the polarization beam splitter 22 and travels to the fixed reflecting mirror 51 as reference light. The light of the P polarization component passes through the polarization beam splitter 22 and travels to the movable reflecting mirror 52 as measurement light.

【0019】固定反射鏡51及び移動反射鏡52へ向か
った第二の光源80からの光は、1/4波長板31,3
2を二回通過して偏光方位を90度回転せられ、偏光ビ
ームスプリッタ22を透過もしくは反射して第二の受光
部85に入射する。第一の光源10と第二の光源80の
射出光のうち、前者を第一の受光部60後者を第二の受
光部85に入射させるために、重畳光路中に光分離素子
82を設ける。この光分離素子82には、光結合素子8
1と同様に波長選択性のある部分反射鏡を用いる。光分
離素子82は、第一の光源10の射出光を透過して第一
の受光部60に入射させ、第二の光源80の射出光を反
射して第二の受光部85に入射させる。
Light from the second light source 80 toward the fixed reflecting mirror 51 and the moving reflecting mirror 52 is transmitted to the quarter-wave plates 31 and 3.
2, the polarization direction is rotated by 90 degrees, transmitted through or reflected by the polarization beam splitter 22, and enters the second light receiving unit 85. A light separating element 82 is provided in the superimposed optical path in order to make the former of the light emitted from the first light source 10 and the second light source 80 incident on the first light receiving part 60 and the latter on the second light receiving part 85. The light separating element 82 includes an optical coupling element 8.
A partial reflecting mirror having wavelength selectivity is used as in the case of 1. The light separating element 82 transmits the light emitted from the first light source 10 and makes the light incident on the first light receiving unit 60, and reflects the light emitted from the second light source 80 and makes the light incident on the second light receiving unit 85.

【0020】第一の受光部60と第二の受光部85は共
に偏光子と受光素子とから構成されている。そしてこれ
ら二つの受光部60,85の受光素子はそれぞれ偏光子
上において観測される測定光と参照光との干渉像の測定
データをコントローラ71に出力する。コントローラ7
1は、これらの受光部60,85から出力される信号か
ら移動反射鏡52の移動量を計算し、固定反射鏡51に
対する移動反射鏡52の相対位置を算出する。
Each of the first light receiving section 60 and the second light receiving section 85 comprises a polarizer and a light receiving element. The light receiving elements of these two light receiving units 60 and 85 output measurement data of an interference image between the measurement light and the reference light observed on the polarizer to the controller 71. Controller 7
1 calculates the amount of movement of the movable reflecting mirror 52 from the signals output from the light receiving units 60 and 85, and calculates the relative position of the moving reflecting mirror 52 with respect to the fixed reflecting mirror 51.

【0021】ところで、第一の光干渉計による変位観測
は、ステージ90の移動中に第一の受光部60の受光素
子上を通過した干渉縞の数及び干渉縞内の内挿値を変位
量に換算する。従って、従来と同構成の第一の光干渉計
では、もしも計測の途中で測定光もしくは参照光が遮ら
れたり、測長光源の瞬停等が発生すると、ステージ90
の位置が不明になってしまう。
The displacement observation by the first optical interferometer is based on the number of interference fringes passing through the light receiving element of the first light receiving section 60 during the movement of the stage 90 and the interpolated value in the interference fringes. Convert to Therefore, in the first optical interferometer having the same configuration as that of the related art, if the measurement light or the reference light is interrupted during the measurement, or if an instantaneous stop of the length measuring light source or the like occurs, the stage 90
Position becomes unknown.

【0022】このような状況において、第二の光干渉計
は、第二の光源80の射出波長を変調し、第二の光源8
0から射出された光の干渉光の位相変化から不明となっ
た固定反射鏡51に対する移動反射鏡52の位置を算出
する。
In such a situation, the second optical interferometer modulates the emission wavelength of the second light source 80,
The position of the movable reflecting mirror 52 with respect to the fixed reflecting mirror 51, which is unknown from the phase change of the interference light of the light emitted from 0, is calculated.

【0023】第二の光源として発振波長可変のレーザを
用いた場合で説明する。まず、コントローラ71は第二
の光源80に対し、その基本発振波長λをδλだけ変化
させる制御を行う。具体的には、第二の光源80に供給
する電流に対して電流変調を行なえばよい。なお、電流
変調を行うに際しては、予め既知となっている注入電流
値に対する発振波長の変化データを用いることができる
が、より詳細には図示しない波長測定手段(例えば光ス
ペクトラムアナライザやエタロン等)を利用してλおよ
びδλをモニタすることが好ましい。
A case will be described in which a laser whose oscillation wavelength is variable is used as the second light source. First, the controller 71 controls the second light source 80 to change its fundamental oscillation wavelength λ by δλ. Specifically, the current supplied to the second light source 80 may be modulated. When performing current modulation, it is possible to use change data of the oscillation wavelength with respect to the injection current value that is known in advance. However, in more detail, a wavelength measuring unit (for example, an optical spectrum analyzer or an etalon), not shown, is used. Preferably, λ and δλ are used to monitor.

【0024】コントローラ71は、発振波長を変化させ
たときに観測される干渉光の位相変化δφとの関係か
ら、固定反射鏡51に対する移動反射鏡52の相対位置
を算出する。この算出には、光源80の基本波長をλ、
その変調幅をδλとし、この光源波長の変化に伴って光
干渉計85で計測される位相変化をδφとしたときに、
光の干渉式と近似式から導出される次の関係式を用い
る。
The controller 71 calculates the relative position of the movable reflecting mirror 52 with respect to the fixed reflecting mirror 51 from the relationship with the phase change δφ of the interference light observed when the oscillation wavelength is changed. In this calculation, the fundamental wavelength of the light source 80 is λ,
When the modulation width is δλ, and the phase change measured by the optical interferometer 85 with the change in the light source wavelength is δφ,
The following relational expression derived from the light interference expression and the approximate expression is used.

【0025】[0025]

【数1】 δφ=2πn(Lr−Lm)δλ/λ2 ・・・・・・(1) ただし、 n:媒質の屈折率 Lr:参照光の光路長 Lm:測定光の光路長Δφ = 2πn (Lr−Lm) δλ / λ 2 (1) where n: refractive index of medium Lr: optical path length of reference light Lm: optical path length of measurement light

【0026】ここで、媒質の屈折率nは測定環境の屈折
率をいい、通常の測定環境では空気の屈折率である。ま
た、参照光および測定光の光路長Lr,Lmは、偏光ビー
ムスプリッタ22で分岐され、固定反射鏡51または移
動反射鏡52で反射され、再び偏光ビームスプリッタ2
2で重畳されたのち、第二の受光部85の偏光子に入射
するまでの各々の光路長である。
Here, the refractive index n of the medium refers to the refractive index of the measurement environment, and is the refractive index of air in a normal measurement environment. Further, the optical path lengths Lr and Lm of the reference light and the measurement light are branched by the polarization beam splitter 22, reflected by the fixed reflecting mirror 51 or the moving reflecting mirror 52, and returned to the polarization beam splitter 2 again.
2 are the optical path lengths after being superimposed on each other and entering the polarizer of the second light receiving unit 85.

【0027】この関係式から、第二の光源80から射出
した光の波長λを変調し、δλだけ変化させてもδφが
零になるように移動反射鏡52(ステージ90)を移動
させることにより、移動反射鏡52をLr−Lm=0の位
置(絶対位置)に位置決めすることができる。
From this relational expression, by modulating the wavelength λ of the light emitted from the second light source 80 and moving the movable reflecting mirror 52 (stage 90) so that δφ becomes zero even if it is changed by δλ. , The movable reflecting mirror 52 can be positioned at the position of Lr-Lm = 0 (absolute position).

【0028】例えば、この測長装置を露光装置の位置決
め装置として用いる場合などでは、露光装置の基準とな
る鏡筒部に固定反射鏡51を配設し、ウエハの移動ステ
ージに移動反射鏡52を設け、露光の際の基準となるス
テージ位置でLr−Lm=0となるように光路を調整する
ことにより、効率的に位置決めを行うことが可能であ
る。
For example, when this length measuring device is used as a positioning device of an exposure apparatus, a fixed reflecting mirror 51 is disposed on a lens barrel serving as a reference of the exposure apparatus, and a moving reflecting mirror 52 is mounted on a moving stage of the wafer. By adjusting the optical path so that Lr−Lm = 0 at the stage position serving as a reference at the time of exposure, positioning can be performed efficiently.

【0029】また、上記関係式から、この比例係数(L
r−Lm)は参照光と測定光の光路長差が大きいほど大き
くまた光路長差が小さいほど小さい。すなわち、任意の
位置において、第二の光源80の波長をδλだけ変化さ
せ、このときの位相の変化量δφを測定することによっ
て、固定反射鏡51に対する移動反射鏡52の位置を見
いだすことができる。
From the above relational expression, the proportional coefficient (L
(r−Lm) increases as the difference in optical path length between the reference light and the measurement light increases, and decreases as the difference in optical path length decreases. That is, the position of the movable reflecting mirror 52 with respect to the fixed reflecting mirror 51 can be found by changing the wavelength of the second light source 80 by δλ at an arbitrary position and measuring the phase change δφ at this time. .

【0030】従って、以上のような方法により第二の光
干渉計では、固定反射鏡51に対する移動反射鏡52の
位置を算出することができる。なお、このような方法で
算出する移動反射鏡の位置の分解能は、第一の光干渉計
で得られる1周期の干渉縞に相当する距離よりも小さけ
ればよい。
Therefore, in the second optical interferometer, the position of the movable reflecting mirror 52 with respect to the fixed reflecting mirror 51 can be calculated by the above method. Note that the resolution of the position of the movable reflecting mirror calculated by such a method may be smaller than the distance corresponding to one cycle of interference fringes obtained by the first optical interferometer.

【0031】そして、測定光もしくは参照光が遮られ、
第一の光干渉計で不明となったステージの位置(固定反
射鏡51に対する移動反射鏡52の相対位置)は、この
第二の光干渉計によって算出された固定反射鏡51に対
する移動反射鏡52の相対位置データ(位置データ)
と、遮られた測定光もしくは参照光が復帰して再び計測
を始めた第一の光干渉計から得られる位相データとから
確定することができる。
Then, the measuring light or the reference light is blocked,
The position of the stage (relative position of the movable reflecting mirror 52 with respect to the fixed reflecting mirror 51) determined by the first optical interferometer is determined by the moving reflecting mirror 52 with respect to the fixed reflecting mirror 51 calculated by the second optical interferometer. Relative position data (position data)
And the phase data obtained from the first optical interferometer from which the interrupted measurement light or reference light is restored and measurement is started again.

【0032】なお、光干渉測長装置は、光が遮られた
り、光源が一時的に発光しなくなって不明となったステ
ージ位置のデータを、上述のようにして第二の光干渉計
で測定された位置データと第一の光干渉計の位相データ
とから確定されたステージ位置のデータに置き換えるよ
う構成することが望ましい。このように構成することに
よって、ステージを移動装置の移動前の基準点まで戻す
ことなく、ステージの機能を自己復帰させることができ
る。
The optical interferometer measures the data of the stage position, which is unknown because the light is blocked or the light source temporarily stops emitting light, with the second optical interferometer as described above. It is preferable to replace the stage position data determined from the obtained position data and the phase data of the first optical interferometer with the stage position data. With this configuration, the function of the stage can be returned to its original state without returning the stage to the reference point before the movement of the moving device.

【0033】次に、第一の光干渉計および第二の光干渉
計の測定光および参照光の光路をいわゆるダブルパス構
成とすることもできる。すなわち、第一の光干渉計をダ
プルパス構成を採用した従来の構成において、第二の光
干渉計の光路を光結合素子81で第一の光干渉計に重畳
させ、また、第二の光干渉計の光路を光分離素子82に
よって第一の光干渉計から分離すればよい。
Next, the optical paths of the measurement light and the reference light of the first optical interferometer and the second optical interferometer may be of a so-called double-path configuration. That is, in the conventional configuration in which the first optical interferometer employs the double-pass configuration, the optical path of the second optical interferometer is superimposed on the first optical interferometer by the optical coupling element 81, and the second optical interference The optical path of the meter may be separated from the first optical interferometer by the light separating element 82.

【0034】このようなダブルパス構成の干渉計によれ
ば、測定感度を2倍にすることができることが知られて
いる。さらに、このようなダブルパス構成の干渉計で
は、移動反射鏡52もしくは固定反射鏡51が多少傾い
た場合であっても、第一の受光部60および第二の受光
部85の受光素子上では、測定光もしくは参照光の傾き
ではなく平行シフトになるため、干渉光のビジビリティ
が落ちにくいという効果を有する。
It is known that such a double-pass interferometer can double the measurement sensitivity. Further, in the interferometer having such a double-pass configuration, even when the movable reflecting mirror 52 or the fixed reflecting mirror 51 is slightly inclined, the light receiving elements of the first light receiving section 60 and the second light receiving section 85 have Since the inclination of the measurement light or the reference light is shifted instead of the inclination, the visibility of the interference light is not easily reduced.

【0035】次に、本発明に係る光干渉測長装置の第二
の好ましい実施形態について図2を用いて説明する。こ
の実施形態はステージに設けられた移動反射鏡の傾き角
を測定する測長装置に対して本発明を適用した実施形態
である。
Next, a second preferred embodiment of the optical interference measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a length measuring device that measures an inclination angle of a movable reflecting mirror provided on a stage.

【0036】この実施形態では、移動反射鏡52に対し
て図中の上下方向に2つの測定光路を配している。測長
用光源10からの光は光結合素子81を通過し、ビーム
スプリッタ24で二分割される。その結果二つの測定光
路が構成される。
In this embodiment, two measurement optical paths are arranged in the vertical direction in the figure with respect to the movable reflecting mirror 52. Light from the length measuring light source 10 passes through the optical coupling element 81 and is split into two by the beam splitter 24. As a result, two measurement optical paths are formed.

【0037】第一の光源10から射出したP偏光および
S偏光のレーザ光は、ビームスプリッタ24で第一の測
定光路と第二の測定光路とに二分割される。ビームスプ
リッタ24を透過する第一の測定光路には、光分岐素子
(偏光ビームスプリッタ)22が配設してある。光分岐
素子22の反射光路及び透過光路には1/4波長板31
及び1/4波長板32が配設され、2回通過することに
よりその偏光面を90度回転させる。その結果、S偏光
がP偏光に、P偏光がS偏光に変換される。
The P-polarized light and the S-polarized laser light emitted from the first light source 10 are split by the beam splitter 24 into a first measurement optical path and a second measurement optical path. An optical splitting element (polarizing beam splitter) 22 is provided on a first measurement optical path that passes through the beam splitter 24. A quarter-wave plate 31 is provided on the reflection light path and the transmission light path of the light branching element 22.
And a quarter-wave plate 32 are arranged, and by passing twice, the polarization plane thereof is rotated by 90 degrees. As a result, S polarized light is converted to P polarized light, and P polarized light is converted to S polarized light.

【0038】光分岐素子22に入射したレーザ光のうち
P偏光の光は透過し、1/4波長板32を通過した後、
移動反射鏡52で反射し、再び1/4波長板32を通過
して光分岐素子22に戻る。そして光分岐素子22で反
射し、受光部61に向かう。移動反射鏡52へ向かうこ
の光は測定光である。
The P-polarized light of the laser light incident on the light splitting element 22 is transmitted, and after passing through the quarter-wave plate 32,
The light is reflected by the movable reflecting mirror 52, passes through the 波長 wavelength plate 32 again, and returns to the optical branching element 22. Then, the light is reflected by the light branching element 22 and travels to the light receiving section 61. This light traveling to the movable reflecting mirror 52 is the measuring light.

【0039】一方、光分岐素子22に入射したレーザ光
のうちS偏光の光は反射して1/4波長板31を通過し
た後、固定反射鏡53で反射し、再び1/4波長板31
を通過して光分岐素子22に戻る。そして、光分岐素子
22を透過して移動反射鏡52で反射された測定光と重
畳されて受光部61に向かう。固定反射鏡53へ向かう
この光は参照光である。
On the other hand, the S-polarized light of the laser light incident on the light splitting element 22 is reflected and passes through the quarter-wave plate 31, then reflected by the fixed reflecting mirror 53, and again reflected by the quarter-wave plate 31.
And returns to the optical branching element 22. Then, the light is transmitted to the light branching element 22 and superimposed on the measurement light reflected by the movable reflecting mirror 52, and travels toward the light receiving unit 61. This light traveling toward the fixed reflecting mirror 53 is reference light.

【0040】受光部61の前には波長選択性のある部分
反射鏡86が配設されいる。この部分反射鏡86は、第
一の光源10の波長の光を透過し、第二の光源80の波
長の光を反射する。受光部61は偏光子と受光素子とか
ら構成されており、受光素子は偏光子上に生じる測定光
と参照光との干渉像の測定データをコントローラ72に
出力する。コントローラ72は入力された測定データを
移動反射鏡52の移動距離(変位量)に変換する。
A partial reflecting mirror 86 having wavelength selectivity is provided in front of the light receiving section 61. The partial reflecting mirror 86 transmits light having the wavelength of the first light source 10 and reflects light having the wavelength of the second light source 80. The light receiving unit 61 includes a polarizer and a light receiving element, and the light receiving element outputs measurement data of an interference image between the measurement light generated on the polarizer and the reference light to the controller 72. The controller 72 converts the input measurement data into a moving distance (amount of displacement) of the movable reflecting mirror 52.

【0041】第一の光源10から射出され、ビームスプ
リッタ24で反射したレーザ光は、波長板35を通して
偏光ビームスプリッタで構成した光分岐素子25に入射
する。波長板35は偏光面が光分岐素子25の反射面に
対して最適な向きになるように調整するためのものであ
る。
The laser light emitted from the first light source 10 and reflected by the beam splitter 24 passes through a wavelength plate 35 and enters a light splitting element 25 constituted by a polarizing beam splitter. The wavelength plate 35 is for adjusting the polarization plane so as to be oriented optimally with respect to the reflection plane of the light branching element 25.

【0042】ビームスプリッタ24で反射したレーザ光
のうちS偏光の光は光分岐素子25で反射して1/4波
長板33を通過し、移動反射鏡52で反射し再び1/4
波長板33を通過して光分岐素子25に戻る。1/4波
長板33を2回通過したS偏光の光は偏光面を90度回
転され、光分岐素子25を透過して受光部62に向か
う。移動反射鏡52へ向かうこの光は測定光である。
Of the laser light reflected by the beam splitter 24, S-polarized light is reflected by the light splitting element 25, passes through the 波長 wavelength plate 33, is reflected by the movable reflecting mirror 52, and is 再 び again.
After passing through the wave plate 33, the light returns to the light branching element 25. The S-polarized light that has passed through the quarter-wave plate 33 twice has its polarization plane rotated by 90 degrees, passes through the light branching element 25, and travels toward the light receiving unit 62. This light traveling to the movable reflecting mirror 52 is the measuring light.

【0043】ビームスプリッタ24で反射したレーザ光
のうちP偏光の光は、光分岐素子25を透過し、1/4
波長板34を通過し固定反射鏡54で反射し、再び1/
4波長板34を通過して光分岐素子25に戻る。固定反
射鏡へ向かうこの光は参照光である。1/4波長板34
を2回通過したP偏光の光は偏光面を90度回転され、
光分岐素子25を反射し、移動反射鏡52で反射して光
分岐素子25を透過するP偏光の測定光と重畳され、受
光部62に向かう。
The P-polarized light of the laser light reflected by the beam splitter 24 passes through the light splitting element 25 and
After passing through the wave plate 34, it is reflected by the fixed reflecting mirror 54,
The light returns to the light splitting element 25 after passing through the four-wavelength plate 34. This light going to the fixed mirror is the reference light. 1/4 wavelength plate 34
The P-polarized light that has passed through twice is rotated by 90 degrees in the plane of polarization.
The light is reflected by the light splitting element 25, is superimposed on the P-polarized measurement light that is reflected by the movable reflecting mirror 52, and passes through the light splitting element 25, and travels toward the light receiving section 62.

【0044】受光部62の前には波長選択性のある部分
反射鏡87が配設されいる。この部分反射鏡87は、部
分反射鏡86と同様に第一の光源10の波長の光を透過
し、第二の光源80の波長の光を反射する。従って第一
の光源10からの光は、移動反射鏡52で反射した測定
光と、固定反射鏡54で反射した光とが、この部分反射
鏡86を透過して受光部62に入射する。
In front of the light receiving section 62, a partial reflecting mirror 87 having wavelength selectivity is provided. The partial reflecting mirror 87 transmits light having the wavelength of the first light source 10 and reflects light having the wavelength of the second light source 80, similarly to the partial reflecting mirror 86. Therefore, as for the light from the first light source 10, the measurement light reflected by the movable reflecting mirror 52 and the light reflected by the fixed reflecting mirror 54 pass through the partial reflecting mirror 86 and enter the light receiving section 62.

【0045】受光部62は偏光子と受光素子とから構成
されており、受光素子は偏光子上に生じた測定光と参照
光との干渉像の測定データをコントローラ72に出力す
る。そしてコントローラ72は入力された測定データを
移動距離(変位量)に変換する。このようにして第一の
光源10の光はビームスプリッタ24で二つに分けられ
た後、移動反射鏡52の異なる位置を計測する二つの干
渉計用の光となる。
The light receiving section 62 includes a polarizer and a light receiving element. The light receiving element outputs measurement data of an interference image between the measurement light generated on the polarizer and the reference light to the controller 72. Then, the controller 72 converts the input measurement data into a moving distance (amount of displacement). In this way, the light of the first light source 10 is split into two by the beam splitter 24, and then becomes light for two interferometers for measuring different positions of the movable reflecting mirror 52.

【0046】光結合素子81で第一の光源10からの光
に重畳された第二の光源80の光は、ビームスプリッタ
24で二分割される。このうちビームスプリッタ24を
透過した光は光分岐素子22に入射する。この入射光は
P偏光であるため、光分岐素子22、1/4波長板32
を通過し、測定光として移動反射鏡52に向かう。
The light from the second light source 80 superimposed on the light from the first light source 10 by the optical coupling element 81 is split into two by the beam splitter 24. The light transmitted through the beam splitter 24 is incident on the light splitting element 22. Since this incident light is P-polarized light, the light splitting element 22 and the 波長 wavelength plate 32
And travels toward the movable reflecting mirror 52 as measurement light.

【0047】移動反射鏡52で反射したP偏光は、再び
1/4波長板32を通過してS偏光となり、光分岐素子
22で反射され、部分反射鏡86に入射する。部分反射
鏡86に入射したS偏光の光は、部分反射鏡86で反射
し、光結合素子88に入射する。光結合素子88は偏光
ビームスプリッタであり、S偏光の光を反射し、P偏光
の光を透過する。従って、部分反射鏡86で反射したS
偏光の光は、光結合素子88で反射し、第三の受光部8
5に入射する。
The P-polarized light reflected by the movable reflecting mirror 52 passes through the quarter-wave plate 32 again to become S-polarized light, is reflected by the light branching element 22, and enters the partial reflecting mirror 86. The S-polarized light that has entered the partial reflecting mirror 86 is reflected by the partial reflecting mirror 86 and enters the optical coupling element 88. The optical coupling element 88 is a polarization beam splitter that reflects S-polarized light and transmits P-polarized light. Therefore, S reflected by the partial reflecting mirror 86
The polarized light is reflected by the optical coupling element 88, and the third light receiving portion 8
5 is incident.

【0048】一方、ビームスプリッタ(光分割素子)2
4で二分割された第二の光源80からのP偏光の光のう
ち、反射された光は波長板35を通って光分岐素子25
に入射する。そして、光分岐素子25、部分反射鏡87
で反射し、光結合素子88に入射する。光結合素子88
は偏光ビームスプリッタであり、P偏光成分を透過す
る。従って、固定反射鏡54で反射したP偏光の光は移
動反射鏡52で反射したS偏光の光と重畳されて、第三
の受光部85に入射する。第三の受光部85はその測定
される干渉光の位相データをコントローラ72に出力す
On the other hand, a beam splitter (light splitting element) 2
The reflected light of the P-polarized light from the second light source 80 split into two at 4 passes through the wave plate 35 and the light splitting element 25.
Incident on. Then, the light splitting element 25 and the partial reflecting mirror 87
And is incident on the optical coupling element 88. Optical coupling element 88
Is a polarizing beam splitter that transmits a P-polarized component. Accordingly, the P-polarized light reflected by the fixed reflecting mirror 54 is superimposed on the S-polarized light reflected by the moving reflecting mirror 52 and enters the third light receiving unit 85. The third light receiving unit 85 outputs the phase data of the measured interference light to the controller 72.

【0049】さて、このように構成された本実施形態に
おいては、まず第一の測定光路について、受光部61か
ら得られる干渉縞の位相情報によって固定反射鏡53に
対する移動反射鏡52の測定光路方向の移動量が測定さ
れ、この移動量の積算から固定反射鏡53に対する移動
反射鏡52の相対位置が算出される。
In the present embodiment configured as described above, the direction of the measurement optical path of the movable reflecting mirror 52 with respect to the fixed reflecting mirror 53 is first determined with respect to the first measuring optical path based on the phase information of the interference fringes obtained from the light receiving unit 61. Is measured, and the relative position of the movable reflecting mirror 52 with respect to the fixed reflecting mirror 53 is calculated from the sum of the moving amounts.

【0050】また第二の測定光路について、受光部62
から得られる干渉縞の位相情報によって固定反射鏡54
に対する移動反射鏡52の測定軸方向の移動量が測定さ
れ、この移動量の積算から固定反射鏡54に対する移動
反射鏡52の相対位置が算出される。そしてこのように
して算出される2ヶ所における移動反射鏡の相対位置か
ら、この反射鏡の傾きを算出することができる。
Further, regarding the second measurement optical path, the light receiving section 62
Fixed mirror 54 based on the interference fringe phase information obtained from
Is measured in the measurement axis direction with respect to, and the relative position of the movable reflecting mirror 52 with respect to the fixed reflecting mirror 54 is calculated from the sum of the moving amounts. The inclination of the reflecting mirror can be calculated from the relative positions of the moving reflecting mirror at the two locations calculated as described above.

【0051】しかし、測定光を遮られると傾斜角が不明
となる。そこで、第一の測定光路が遮られてしまう場合
には、第二の光源80による測定系では既に第一の実施
形態で説明したように、コントローラ72が第二の光源
80の発振波長をδλだけ変化させ、このときに第三の
受光部85で観測される光の位相変化δφを計測するこ
とにより、第一の測定光路の固定反射鏡53に対する移
動反射鏡52の相対位置(領域位置)を算出すことがで
きる。
However, when the measuring light is blocked, the inclination angle becomes unknown. Therefore, when the first measurement optical path is interrupted, the controller 72 sets the oscillation wavelength of the second light source 80 to δλ in the measurement system using the second light source 80, as already described in the first embodiment. And the phase change δφ of the light observed by the third light receiving unit 85 at this time is measured, whereby the relative position (region position) of the movable reflecting mirror 52 to the fixed reflecting mirror 53 in the first measurement optical path is measured. Can be calculated.

【0052】そして、算出される位置データは、受光部
61の視野内の位置を特定できる位置精度を有している
ことから、第一の測定光路の測定光が復帰して干渉縞が
再び観測されるようになったときには、コントローラ7
2は波長可変の光干渉測長装置によって算出された領域
位置データと、復帰した第一の測定光路の光干渉測長装
置によって観測される詳細な位相データとからステージ
位置を確定することができる。
Since the calculated position data has a position accuracy capable of specifying the position of the light receiving portion 61 in the field of view, the measurement light on the first measurement light path returns and interference fringes are observed again. When the operation is started, the controller 7
Reference numeral 2 can determine the stage position from the area position data calculated by the wavelength variable optical interferometer and the detailed phase data observed by the optical interferometer on the returned first measurement optical path. .

【0053】そして、このように位置が確定されたとき
に、不明となった第一の測定光路の位置データをこの確
定された位置データに置き換えることによって、この傾
き角を測定する光干渉測長装置を自己復帰させることが
できる。
When the position is determined in this way, the position data of the first measurement optical path that has become unknown is replaced with the determined position data, so that the optical interferometer for measuring the inclination angle is obtained. The device can self-reset.

【0054】なお、この図2に示す実施形態において、
波長板35として1/2波長板を設けて構成することも
可能である。この1/2波長板は一回通過することで偏
光面を90度回転させる機能を持つ。このため、第一の
光源10からの光はそのS偏光がP偏光に、P偏光がS
偏光に変換されることとなるが、この変換以降の光路は
前記と同様の経路を通り受光部62に入射する。
In the embodiment shown in FIG. 2,
It is also possible to provide a half-wave plate as the wave plate 35. This half-wave plate has a function of rotating the polarization plane by 90 degrees by passing once. Therefore, the light from the first light source 10 has its S-polarized light turned into P-polarized light and its P-polarized light turned into S-polarized light.
Although the light is converted into polarized light, the light path after this conversion enters the light receiving unit 62 through the same path as described above.

【0055】これに対し、第二の光源80からの光は、
この1/2波長板35でP偏光がS偏光に変換されるた
め偏光ビームスプリッタ25で反射され、1/4波長板
33を通過して第一の測定光路を通って移動反射鏡52
で反射され、再び1/4波長板33を通過してP偏光と
なり、今度は偏光ビームスプリッタ25を透過して部分
反射鏡87で反射され、偏光ビームスプリッタ(光結合
素子)88で第一の測定光路を通ってきたS偏光の光と
重畳されて第三の受光部85に入射し、この光干渉計内
の偏光子上で干渉することとなる。
On the other hand, the light from the second light source 80 is
Since the P-polarized light is converted to S-polarized light by the half-wave plate 35, the P-polarized light is reflected by the polarization beam splitter 25, passes through the quarter-wave plate 33, passes through the first measurement optical path, and moves.
And again passes through the quarter-wave plate 33 to become P-polarized light. This time, the light passes through the polarizing beam splitter 25, is reflected by the partial reflecting mirror 87, and is first reflected by the polarizing beam splitter (optical coupling element) 88. The light is superimposed on the S-polarized light that has passed through the measurement optical path, enters the third light receiving unit 85, and interferes on the polarizer in the optical interferometer.

【0056】すなわちこのような構成とすれば、この波
長可変の光源を用いる光干渉測長装置は移動反射鏡52
の第一の測定光路と第二の測定光路の光路長の変化を測
定することとなり、移動反射鏡52の傾きを測定するこ
とができる。そしてこのような系において第一の光源1
0のうちの第一の測定光路もしくは第二の測定光路のい
ずれかの光路が遮られ、その測定光路上の相対位置およ
び移動反射鏡の傾きが不明となったときでも、前記第一
の実施形態に示した方法により、この移動反射鏡の第一
の測定光路と第二の測定光路との光路長差を算出し、こ
の算出データと復帰した干渉計の詳細な位相データとか
ら不明となった位置データを確定することができる。
In other words, with such a configuration, the optical interferometer using this variable wavelength light source can move the movable reflecting mirror 52.
By measuring the change in the optical path length between the first measurement optical path and the second measurement optical path, the inclination of the movable reflecting mirror 52 can be measured. And in such a system, the first light source 1
0, the optical path of either the first measurement optical path or the second measurement optical path is blocked, and even when the relative position on the measurement optical path and the tilt of the movable reflecting mirror become unknown, the first execution According to the method shown in the embodiment, the optical path length difference between the first measurement optical path and the second measurement optical path of this movable reflecting mirror is calculated, and it becomes unknown from the calculated data and the detailed phase data of the restored interferometer. Position data can be determined.

【0057】また、本実施形態での第二の光源80の入
射光の偏光方位を第一の実施形態と同様に45度入射と
し、第一の測定光路および第二の測定光路ごとに移動反
射鏡52の反射光と固定反射鏡54の反射光との干渉光
を受光する受光部と、移動反射鏡52の反射光と固定反
射鏡53の反射光を受光する受光部とを備えることでこ
の移動反射鏡52の第一および第二のいずれの光路が遮
られても(同時に遮られても)光干渉測長装置を自己復
帰可能とすることが可能である。
Further, in this embodiment, the polarization direction of the incident light of the second light source 80 is set to 45 degrees as in the first embodiment, and the light is moved and reflected for each of the first measurement optical path and the second measurement optical path. By providing a light receiving unit that receives the interference light between the reflected light of the mirror 52 and the reflected light of the fixed reflecting mirror 54, and a light receiving unit that receives the reflected light of the moving reflecting mirror 52 and the reflected light of the fixed reflecting mirror 53, Even if the first and second optical paths of the movable reflecting mirror 52 are interrupted (even if they are interrupted at the same time), the optical interferometer can be made self-recoverable.

【0058】次に、図3に示す本発明に係る光干渉装置
の第三の好ましい実施形態は、例えばこれまで説明して
きた第1あるいは第2の実施形態いずれかの構成を有す
る光干渉測長装置において、移動反射鏡52を備えるス
テージ90が複数用意されており、これらが順次光干渉
測長装置にローディングされ、一連の計測あるいは加工
が終了後アンローディングされるよう構成されているも
のである。ここでは、既に説明した第一の実施形態を適
用した実施例について図1および図3を用いて説明す
る。
Next, a third preferred embodiment of the optical interference device according to the present invention shown in FIG. 3 is, for example, an optical interference measurement device having the configuration of any of the first and second embodiments described above. In the apparatus, a plurality of stages 90 each having a movable reflecting mirror 52 are prepared, and these are sequentially loaded into an optical interferometer and unloaded after a series of measurement or processing is completed. . Here, an example to which the above-described first embodiment is applied will be described with reference to FIGS.

【0059】まず、図3において、第一ステージである
ステージ90Aは移動反射鏡52Aを備えおり、光干渉測
長装置は例えば図1に示す第一および第二の光干渉計を
備えて構成されている。そしてこのステージ90Aの計
測あるいは加工が終了したときには移動装置100内に
おいてステージ90Aがアンローディングされ、代わり
に第二のステージであるステージ90Bがローディング
される。
First, in FIG. 3, a stage 90A as a first stage has a movable reflecting mirror 52A, and an optical interferometer has, for example, first and second optical interferometers shown in FIG. ing. When the measurement or processing of the stage 90A is completed, the stage 90A is unloaded in the moving device 100, and the stage 90B, which is the second stage, is loaded instead.

【0060】このとき光干渉測長装置では測定光の反射
光がなくなるため、以降の測長ができない状態が発生す
る。一方、新たにローディングされるステージ90B
は、移動反射鏡52Bを備えおり、測長装置にセッティ
ングされたときに第一の光源10を用いた第一の光干渉
計の測定光および第二の光源80を用いた第二の光干渉
計の測定光が検出される状態となる。
At this time, since the reflected light of the measuring light disappears in the optical interferometer, a state occurs in which the length cannot be measured thereafter. Meanwhile, the newly loaded stage 90B
Is provided with a movable reflecting mirror 52B, and when set in a length measuring device, the measuring light of the first optical interferometer using the first light source 10 and the second optical interference using the second light source 80. The measurement light of the meter is detected.

【0061】ここで、コントローラ71は第二の光干渉
計の光源80の波長をδλだけ変調させこのときに観測
される位相変化δφを測定する。そして、光源波長λを
変調しδλだけ変化させてもδφが変化しないように
(または、所定の比例係数となるように)移動反射鏡5
2B(ステージ)を移動させることにより、固定反射鏡
51に対する移動反射鏡52Bの相対位置をステージ9
0Aに配設された移動反射鏡52Aがあった場所と同一の
位置に位置あわせすることができる。
Here, the controller 71 modulates the wavelength of the light source 80 of the second optical interferometer by δλ and measures the phase change δφ observed at this time. Then, even if the light source wavelength λ is modulated and changed by δλ, δφ does not change (or so as to have a predetermined proportional coefficient).
By moving the stage 2B (stage), the relative position of the movable reflecting mirror 52B with respect to the fixed reflecting mirror 51 is changed to the stage 9
The position can be adjusted to the same position where the movable reflecting mirror 52A disposed at 0A was located.

【0062】そして、コントローラ71は第二の光干渉
計から出力され、上述のようにして算出されたステージ
90Bの位領域置データと、第一の光干渉計から出力さ
れる詳細な位相データとからステージ90Bの位置を確
定する。
The controller 71 outputs the position data of the stage 90B output from the second optical interferometer and calculated as described above, and the detailed phase data output from the first optical interferometer. , The position of the stage 90B is determined.

【0063】このようにしてステージ90Bの位置が確
定されたときには、コントローラ71は位置不明となっ
ていた第二のステージ位置データを、このようにして確
定されたステージ位置データに置き換えるように設定さ
れている。従って、本発明に係る光干渉測長装置は、複
数のステージを入れ替える工程で光干渉計の測定光もし
くは参照光が途絶えた結果、光干渉計の測定が不能とな
ったときでも、新たに原点復帰等を行うことなくステー
ジを同一位置に位置決めし、またこのステージ位置を確
定して、測長もしくは加工を継続して行うことができ
る。
When the position of the stage 90B is determined in this way, the controller 71 is set so as to replace the second stage position data whose position is unknown, with the stage position data thus determined. ing. Therefore, the optical interferometer according to the present invention is capable of newly setting the origin even when the measurement of the optical interferometer or the reference light is interrupted in the process of exchanging a plurality of stages, so that the measurement of the optical interferometer becomes impossible. The stage can be positioned at the same position without performing return or the like, and the stage position can be determined so that length measurement or processing can be performed continuously.

【0064】例えば、従来の半導体露光装置等ではステ
ージ上のウエハを位置決めして露光した後、この露光済
みのウエハを取り出し、次のウエハをステージ上に位置
決めしている間は露光装置は露光を行うことができなか
った。そしてまた、ステージ上に位置決めした後に再び
ステージを光干渉計の基準位置に移動し光干渉計の基準
位置データを入力した後でなければ露光の位置決めがで
きなかった。
For example, in a conventional semiconductor exposure apparatus or the like, after a wafer on a stage is positioned and exposed, the exposed wafer is taken out, and the exposure apparatus performs exposure while the next wafer is positioned on the stage. Could not do. Further, after positioning on the stage, the stage is again moved to the reference position of the optical interferometer, and the exposure cannot be positioned unless the reference position data of the optical interferometer is input.

【0065】しかし、このような実施形態によれば、露
光装置が第一のステージに対し位置決めし、露光してい
る間に第二のステージ上でウエハの位置決め操作が可能
となり、さらに第一ステージをアンローディングし第二
ステージをローディングすると同時に第二ステージの露
光位置決め動作が可能となる。
However, according to such an embodiment, the exposure apparatus positions the wafer with respect to the first stage, and during the exposure, the wafer can be positioned on the second stage. And the second stage is loaded, and at the same time, the exposure positioning operation of the second stage can be performed.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上示したように、本発明に係る光干渉
測長装置では、固定反射鏡と移動反射鏡との相対変位を
検出する第一の光干渉計に加え、測長光源の光の波長を
変調することにより固定反射鏡に対する移動反射鏡の位
置を検出する第二の光干渉計を設けて構成される。この
ため、第一の光干渉計の観測光が遮られ、光干渉測長装
置内でステージ位置(相対位置)が不明となったときで
も、第二の光干渉計によってステージの領域位置が計測
されるため、この領域位置データと第一の光干渉計の視
野内の位相データとから、ステージ位置を確定すること
ができる。
As described above, in the optical interferometer according to the present invention, in addition to the first optical interferometer for detecting the relative displacement between the fixed reflecting mirror and the moving reflecting mirror, the light from the length measuring light source is measured. And a second optical interferometer for detecting the position of the movable reflecting mirror with respect to the fixed reflecting mirror by modulating the wavelength. For this reason, even if the observation light of the first optical interferometer is blocked and the stage position (relative position) becomes unknown in the optical interferometer, the area position of the stage is measured by the second optical interferometer. Therefore, the stage position can be determined from the area position data and the phase data in the field of view of the first optical interferometer.

【0067】この第二の光干渉計は、波長可変の光源を
用いて従来の第一の光干渉計と同一光路上に構成し、こ
の光源波長λをδλだけ変化させたときに観測される位
相φの変化δφを測定することによって(この比例係数
を算出することによって)固定反射鏡に対する移動反射
鏡の相対位置を算出する。従って装置を複雑化すること
なく、上記光干渉測長装置を容易に構成することができ
る。
This second optical interferometer is constructed on the same optical path as the conventional first optical interferometer using a variable wavelength light source, and is observed when the light source wavelength λ is changed by δλ. By measuring the change .delta..phi. Of the phase .phi. (By calculating this proportionality factor), the relative position of the moving mirror with respect to the fixed mirror is calculated. Therefore, the optical interference measuring device can be easily configured without complicating the device.

【0068】そして、以上のような光干渉測長装置は、
露光装置用の測長装置もしくは位置決め装置として用い
ることが好ましい。露光装置で必要とされる位置精度を
満たす高生産性の露光装置を提供することができる。
Then, the optical interferometer as described above is
It is preferably used as a length measuring device or a positioning device for an exposure device. A highly productive exposure apparatus that satisfies the positional accuracy required by the exposure apparatus can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る光干渉測長装置の第一の実施形態
を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an optical interferometer according to the present invention.

【図2】本発明に係る光干渉測長装置の第二の実施形態
を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a second embodiment of the optical interference measuring apparatus according to the present invention.

【図3】本発明に係る光干渉測長装置の第三の実施形態
を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a third embodiment of the optical interference measuring device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 測長用光源 22 光分岐素子(偏光ビームスプリッタ) 24 光分離素子(ビームスプリッタ) 51 固定反射鏡 52(52A,52B) 移動反射鏡 60 第一の受光部 61,62 第一の受光部(第一光路の受光部,第二光
路の受光部) 71,72 処理装置(コントローラ) 80 波長可変の光源 81 光結合素子(波長選択性のある部分反射鏡) 82 光分離素子(波長選択性のある部分反射鏡) 85 第二の受光部(第三の受光部) 90(90A,90B) 被測定体(ステージ)
Reference Signs List 10 Measurement light source 22 Light splitting element (polarizing beam splitter) 24 Light splitting element (beam splitter) 51 Fixed reflecting mirror 52 (52A, 52B) Moving reflecting mirror 60 First light receiving unit 61, 62 First light receiving unit ( 71, 72 Processing device (controller) 80 Variable wavelength light source 81 Optical coupling element (partially reflecting mirror with wavelength selectivity) 82 Light separating element (wavelength selectivity) 85) Second light receiving unit (third light receiving unit) 90 (90A, 90B) DUT (stage)

フロントページの続き Fターム(参考) 2F064 AA01 EE01 FF01 FF05 FF08 GG12 GG20 GG22 GG23 GG38 GG39 HH01 HH06 JJ05 2F065 AA02 CC17 FF51 GG04 GG06 GG22 GG25 JJ05 JJ15 LL12 LL20 LL36 LL37 LL46 NN08 TT02 5F046 CC01 CC16 DA07 DB05 DC10Continuation of the front page F term (reference) 2F064 AA01 EE01 FF01 FF05 FF08 GG12 GG20 GG22 GG23 GG38 GG39 HH01 HH06 JJ05 2F065 AA02 CC17 FF51 GG04 GG06 GG22 GG25 JJ05 JJ15 LL12 LL12 LL10 LL46

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 移動反射鏡によって反射した第一の測定
光と固定反射鏡によって反射した第一の参照光との干渉
光から前記移動反射鏡の移動量を測定する第一の光干渉
計を有する光干渉測長装置において、 前記移動反射鏡に波長可変の光源からの光を第二の測定
光として投射すると共に、前記固定反射鏡に前記波長可
変の光源からの光を第二の参照光として投射し、 前記
第二の測定光と前記第二の参照光の波長を変化させなが
ら干渉させ、その干渉光に基づいて前記移動反射鏡の絶
対位置を測定する第二の光干渉計を設けたことを特徴と
する光干渉測長装置。
1. A first optical interferometer for measuring a moving amount of a movable reflecting mirror from interference light between a first measuring light reflected by a moving reflecting mirror and a first reference light reflected by a fixed reflecting mirror. In the optical interferometer having, the light from the variable wavelength light source is projected on the movable reflecting mirror as the second measurement light, and the light from the variable wavelength light source is reflected on the fixed reflecting mirror as a second reference light. A second optical interferometer is provided for projecting and causing interference while changing the wavelength of the second measurement light and the second reference light, and measuring the absolute position of the movable reflecting mirror based on the interference light. An optical interferometer that is characterized in that:
【請求項2】 請求項1に記載される光干渉測長装置
を、 ウエハもしくはマスクの移動量測長装置または位置決め
装置として用いることを特徴とする露光装置。
2. An exposure apparatus, wherein the optical interference length measurement apparatus according to claim 1 is used as a wafer or mask movement length measurement apparatus or a positioning apparatus.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6322037B1 (en) * 1999-10-26 2001-11-27 Yokogawa Electric Corporation Moving mirror support device for photo-interferometer
KR101229786B1 (en) 2011-08-23 2013-02-05 한국과학기술원 Heterodyne interference lithography apparatus, method for drawing pattern using the same device, wafer, and semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6322037B1 (en) * 1999-10-26 2001-11-27 Yokogawa Electric Corporation Moving mirror support device for photo-interferometer
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