JP2000314609A - レーザ干渉測長装置 - Google Patents
レーザ干渉測長装置Info
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- JP2000314609A JP2000314609A JP11125696A JP12569699A JP2000314609A JP 2000314609 A JP2000314609 A JP 2000314609A JP 11125696 A JP11125696 A JP 11125696A JP 12569699 A JP12569699 A JP 12569699A JP 2000314609 A JP2000314609 A JP 2000314609A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、高い位置決め精度が要求されるステ
ージ装置等に搭載されてステージの移動量を計測するレ
ーザ干渉測長装置に関し、干渉計がステージ上に配置さ
れ、反射鏡がステージ外に固定されていても、ステージ
装置の移動によって生じる光路差の影響を受けることの
ないレーザ干渉測長装置を提供することを提供すること
を目的とする。 【解決手段】計測用反射鏡１１を反射した測定光と参照
用反射鏡１２を反射した参照光とを干渉させる干渉計１
３を有し、干渉計１３での干渉光に基づいて計測用反射
鏡１１と干渉計１３との相対移動量を測定するレーザ干
渉測長装置において、計測用反射鏡１１と干渉計１３と
の相対移動中に測定光の計測用反射鏡１１への入射位置
が変化しないように調整する２枚一組のウエッジプリズ
ム（６−１、６−２）、（６−３、６−４）を有するよ
うに構成する。
ージ装置等に搭載されてステージの移動量を計測するレ
ーザ干渉測長装置に関し、干渉計がステージ上に配置さ
れ、反射鏡がステージ外に固定されていても、ステージ
装置の移動によって生じる光路差の影響を受けることの
ないレーザ干渉測長装置を提供することを提供すること
を目的とする。 【解決手段】計測用反射鏡１１を反射した測定光と参照
用反射鏡１２を反射した参照光とを干渉させる干渉計１
３を有し、干渉計１３での干渉光に基づいて計測用反射
鏡１１と干渉計１３との相対移動量を測定するレーザ干
渉測長装置において、計測用反射鏡１１と干渉計１３と
の相対移動中に測定光の計測用反射鏡１１への入射位置
が変化しないように調整する２枚一組のウエッジプリズ
ム（６−１、６−２）、（６−３、６−４）を有するよ
うに構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高い位置決め精度
が要求されるステージ装置等に搭載され、ステージ装置
の位置決め制御においてステージの移動量を計測するレ
ーザ干渉測長装置に関する。
が要求されるステージ装置等に搭載され、ステージ装置
の位置決め制御においてステージの移動量を計測するレ
ーザ干渉測長装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レンズ、ミラー、あるいは半導体ウェハ
などの表面形状の測定、加工に用いられる測定装置、加
工装置にあっては、被検物や被加工材を載置して所望の
位置決めを行う移動ステージ装置として、Ｘ−Ｙ面内を
２次元移動する２軸移動ステージ装置（以下、ＸＹステ
ージという）が用いられている。近年の半導体製造工程
を初めとして、被加工物に対する高精度の加工がさらに
要求され、測定装置や加工装置のＸＹステージには絶対
位置の計測や、０．０１μｍ以下の位置決め精度が必要
になってきている。そのため、位置決め用の位置計測手
段としてレーザ干渉測長装置が使われている。例えば、
超精密加工が要求される工作機械のステージ装置や、半
導体装置や液晶表示装置等を製造する際のフォトリソグ
ラフィ工程で用いられる露光装置のステージ装置の位置
決め装置として、レーザ干渉測長装置は広く利用されて
いる。特に、微細なパターンを正確に重ね合わせて素子
を形成する半導体装置の製造工程や液晶表示装置の製造
工程では、半導体ウェハやガラス基板（以下、ウェハと
いう）を載置して２次元移動するステージ装置の移動量
をｎｍ（ナノメートル）オーダの測定分解能で計測する
必要があるため、原理的に高い精度で測長が可能なレー
ザ干渉測長装置がステージの位置決め装置として多用さ
れている。
などの表面形状の測定、加工に用いられる測定装置、加
工装置にあっては、被検物や被加工材を載置して所望の
位置決めを行う移動ステージ装置として、Ｘ−Ｙ面内を
２次元移動する２軸移動ステージ装置（以下、ＸＹステ
ージという）が用いられている。近年の半導体製造工程
を初めとして、被加工物に対する高精度の加工がさらに
要求され、測定装置や加工装置のＸＹステージには絶対
位置の計測や、０．０１μｍ以下の位置決め精度が必要
になってきている。そのため、位置決め用の位置計測手
段としてレーザ干渉測長装置が使われている。例えば、
超精密加工が要求される工作機械のステージ装置や、半
導体装置や液晶表示装置等を製造する際のフォトリソグ
ラフィ工程で用いられる露光装置のステージ装置の位置
決め装置として、レーザ干渉測長装置は広く利用されて
いる。特に、微細なパターンを正確に重ね合わせて素子
を形成する半導体装置の製造工程や液晶表示装置の製造
工程では、半導体ウェハやガラス基板（以下、ウェハと
いう）を載置して２次元移動するステージ装置の移動量
をｎｍ（ナノメートル）オーダの測定分解能で計測する
必要があるため、原理的に高い精度で測長が可能なレー
ザ干渉測長装置がステージの位置決め装置として多用さ
れている。
【０００３】図３は従来のレーザ干渉測長装置の一例の
概略構成を示している。レーザ干渉測長装置はレーザ光
源１０と、計測用反射鏡１１と、参照用反射鏡１２と、
干渉計１３と、計測器１４とで構成される。さらに、干
渉計１３は、１／４波長板１、１／２波長板２、偏光ビ
ームスプリッタプリズム（以下、ＰＢＳという）３、コ
ーナー・キューブ・プリズム（以下、ＣＣＰという）
４、及び光検出器５で構成される。光源１０は一般にＨ
ｅ−Ｎｅレーザ（波長６３２ｎｍ）が使われ、計測器１
４での読み取りの分解能は数ｎｍ以下になってきてい
る。しかしながら、計測上で生じる様々な誤差のため、
絶対位置計測、位置決め精度で０．０１μｍ以下を安定
して達成するのは困難であった。計測誤差の要因として
は、光源の周波数変動、光学系を構成する光学素子の形
状および面の精度、温度変化による光学部材の屈折率の
変化や構成部材の熱膨張、空気の流れや揺らぎによる気
圧変動などがある。
概略構成を示している。レーザ干渉測長装置はレーザ光
源１０と、計測用反射鏡１１と、参照用反射鏡１２と、
干渉計１３と、計測器１４とで構成される。さらに、干
渉計１３は、１／４波長板１、１／２波長板２、偏光ビ
ームスプリッタプリズム（以下、ＰＢＳという）３、コ
ーナー・キューブ・プリズム（以下、ＣＣＰという）
４、及び光検出器５で構成される。光源１０は一般にＨ
ｅ−Ｎｅレーザ（波長６３２ｎｍ）が使われ、計測器１
４での読み取りの分解能は数ｎｍ以下になってきてい
る。しかしながら、計測上で生じる様々な誤差のため、
絶対位置計測、位置決め精度で０．０１μｍ以下を安定
して達成するのは困難であった。計測誤差の要因として
は、光源の周波数変動、光学系を構成する光学素子の形
状および面の精度、温度変化による光学部材の屈折率の
変化や構成部材の熱膨張、空気の流れや揺らぎによる気
圧変動などがある。
【０００４】近年、上記のような誤差を取り除く工夫が
なされてきた。例えば、光源として波長安定化Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザを採用し、ゼーマン効果で得られる２周波光を
用いたヘテロダイン干渉系を構成することによって外乱
の影響を受け難くしたり、温度と気圧を管理できる恒温
室や恒温槽に半導体装置の測定／検査装置や露光装置を
入れて温度や気圧の変化を防いだりしている。さらにレ
ーザ干渉測長装置の光路をフードなどで覆って空気の揺
らぎの影響を少なくしている。また、光学素子の形状お
よび面の精度による誤差については、例えば、特開平１
０−３８５１８号公報に開示されているような補正によ
る方法を用いることにより影響を少なくすることができ
る。
なされてきた。例えば、光源として波長安定化Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザを採用し、ゼーマン効果で得られる２周波光を
用いたヘテロダイン干渉系を構成することによって外乱
の影響を受け難くしたり、温度と気圧を管理できる恒温
室や恒温槽に半導体装置の測定／検査装置や露光装置を
入れて温度や気圧の変化を防いだりしている。さらにレ
ーザ干渉測長装置の光路をフードなどで覆って空気の揺
らぎの影響を少なくしている。また、光学素子の形状お
よび面の精度による誤差については、例えば、特開平１
０−３８５１８号公報に開示されているような補正によ
る方法を用いることにより影響を少なくすることができ
る。
【０００５】しかし、上記のように干渉計測による誤差
要因が取り除かれても、干渉計１３はＸＹステージ外の
固定部に設置され、計測用反射鏡１１がステージ上に設
置固定されているので、ステージの移動につれて干渉計
１３からの計測ビームの位置が測定対象点に対して計測
用反射鏡１１上でずれてしまい、アッベ誤差が生じてし
まう。このような問題を解決したステージを本願発明者
らが特開平１０−２８１７２０号公報で提案している。
このステージにおいては、干渉計１３を移動ステージ上
に配置し、干渉計１３からの射出光を反射させる計測用
反射鏡１１を移動ステージ外の固定部に設置固定してい
る。
要因が取り除かれても、干渉計１３はＸＹステージ外の
固定部に設置され、計測用反射鏡１１がステージ上に設
置固定されているので、ステージの移動につれて干渉計
１３からの計測ビームの位置が測定対象点に対して計測
用反射鏡１１上でずれてしまい、アッベ誤差が生じてし
まう。このような問題を解決したステージを本願発明者
らが特開平１０−２８１７２０号公報で提案している。
このステージにおいては、干渉計１３を移動ステージ上
に配置し、干渉計１３からの射出光を反射させる計測用
反射鏡１１を移動ステージ外の固定部に設置固定してい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、干渉計１３
を移動ステージ上に配置して、干渉計１３から固定部上
の計測用反射鏡１１に計測ビームを入射させて相対移動
量の測定をする場合であっても、干渉計１３を構成する
光学部材に形状誤差があったり、ステージの移動方向と
計測ビームの進行方向とにずれがあると、移動ステージ
の移動に伴う計測ビーム位置変動による影響を受けて測
定誤差が生じてしまう。例えば、干渉計１３の光学系を
構成する偏光ビームスプリッタ３の偏角をθ、ステージ
の移動に伴って変動する測定光の入射位置の差をδとす
ると、ガラス中と空気中の屈折率の差にδｔａｎθを乗
じた光路差が発生する。この光路差は、相対移動量の測
定誤差として測定値に含まれてしまうという問題を有し
ている。
を移動ステージ上に配置して、干渉計１３から固定部上
の計測用反射鏡１１に計測ビームを入射させて相対移動
量の測定をする場合であっても、干渉計１３を構成する
光学部材に形状誤差があったり、ステージの移動方向と
計測ビームの進行方向とにずれがあると、移動ステージ
の移動に伴う計測ビーム位置変動による影響を受けて測
定誤差が生じてしまう。例えば、干渉計１３の光学系を
構成する偏光ビームスプリッタ３の偏角をθ、ステージ
の移動に伴って変動する測定光の入射位置の差をδとす
ると、ガラス中と空気中の屈折率の差にδｔａｎθを乗
じた光路差が発生する。この光路差は、相対移動量の測
定誤差として測定値に含まれてしまうという問題を有し
ている。
【０００７】本発明の目的は、光学部材に形状誤差があ
ってもステージ装置の移動によって生じる光路差の影響
を受けることのないレーザ干渉測長装置を提供すること
にある。本発明の目的は、干渉計がステージ上に配置さ
れ、反射鏡がステージ外に固定されていても、ステージ
装置の移動によって生じる光路差の影響を受けることの
ないレーザ干渉測長装置を提供することにある。また、
本発明の目的は、高精度な移動量測定が可能なレーザ干
渉測長装置を提供することにある。
ってもステージ装置の移動によって生じる光路差の影響
を受けることのないレーザ干渉測長装置を提供すること
にある。本発明の目的は、干渉計がステージ上に配置さ
れ、反射鏡がステージ外に固定されていても、ステージ
装置の移動によって生じる光路差の影響を受けることの
ないレーザ干渉測長装置を提供することにある。また、
本発明の目的は、高精度な移動量測定が可能なレーザ干
渉測長装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の一実施形態を表
す図１乃至図３を用いて説明すると、上記目的は、測定
光路上に配置された計測用反射鏡（１１）と、参照光路
上に配置された参照用反射鏡（１２）と、計測用反射鏡
（１１）に入射させた測定光と、参照用反射鏡（１２）
に入射させた参照光とを干渉させる干渉計（１３）とを
有し、干渉計（１３）での干渉光に基づいて計測用反射
鏡（１１）と干渉計（１３）との相対移動量を測定する
レーザ干渉測長装置において、計測用反射鏡（１１）と
干渉計（１３）との相対移動中に計測用反射鏡（１１）
への測定光の入射位置の変化に伴う計測誤差をキャンセ
ルするように調整する調整手段（６−１〜６−４）を有
していることを特徴とするレーザ干渉測長装置によって
達成される。
す図１乃至図３を用いて説明すると、上記目的は、測定
光路上に配置された計測用反射鏡（１１）と、参照光路
上に配置された参照用反射鏡（１２）と、計測用反射鏡
（１１）に入射させた測定光と、参照用反射鏡（１２）
に入射させた参照光とを干渉させる干渉計（１３）とを
有し、干渉計（１３）での干渉光に基づいて計測用反射
鏡（１１）と干渉計（１３）との相対移動量を測定する
レーザ干渉測長装置において、計測用反射鏡（１１）と
干渉計（１３）との相対移動中に計測用反射鏡（１１）
への測定光の入射位置の変化に伴う計測誤差をキャンセ
ルするように調整する調整手段（６−１〜６−４）を有
していることを特徴とするレーザ干渉測長装置によって
達成される。
【０００９】本発明のレーザ干渉測長装置において、調
整手段は、測定光路中に配置されたウエッジプリズム
（６−１〜６−４）を有していることを特徴とする。ま
た、ウエッジプリズム（６−１〜６−４）は、２枚一組
で構成されることを特徴とする。さらに、一組のウエッ
ジプリズム（（６−１、６−２）、（６−３、６−４）
は、対向面が計測用反射鏡（１１）と干渉計（１３）と
の間の光軸に対してほぼ垂直になるように配置されてい
ることを特徴とする。さらに、本発明の記載のレーザ干
渉測長装置において、干渉計（１３）は移動体に配置さ
れ、計測用反射鏡（１１）は移動体以外に固定して配置
されることを特徴とする。
整手段は、測定光路中に配置されたウエッジプリズム
（６−１〜６−４）を有していることを特徴とする。ま
た、ウエッジプリズム（６−１〜６−４）は、２枚一組
で構成されることを特徴とする。さらに、一組のウエッ
ジプリズム（（６−１、６−２）、（６−３、６−４）
は、対向面が計測用反射鏡（１１）と干渉計（１３）と
の間の光軸に対してほぼ垂直になるように配置されてい
ることを特徴とする。さらに、本発明の記載のレーザ干
渉測長装置において、干渉計（１３）は移動体に配置さ
れ、計測用反射鏡（１１）は移動体以外に固定して配置
されることを特徴とする。
【００１０】また、上記目的は、レチクルステージ（Ｒ
ＳＴ）に載置されたレチクル（Ｒ）のパターンを基板ス
テージ（ＷＳＴ）に載置された基板（Ｗ）に露光する露
光装置において、レチクルステージ（ＲＳＴ）と基板ス
テージ（ＷＳＴ）の少なくとも一方の位置計測用に、上
記本発明のレーザ干渉測長装置を搭載することを特徴と
する露光装置によって達成される。
ＳＴ）に載置されたレチクル（Ｒ）のパターンを基板ス
テージ（ＷＳＴ）に載置された基板（Ｗ）に露光する露
光装置において、レチクルステージ（ＲＳＴ）と基板ス
テージ（ＷＳＴ）の少なくとも一方の位置計測用に、上
記本発明のレーザ干渉測長装置を搭載することを特徴と
する露光装置によって達成される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態によるレー
ザ干渉測長装置を図１及び図２を用いて説明する。ま
ず、本実施の形態によるレーザ干渉測長装置の概略の構
成を図１を用いて説明する。本実施の形態に係るレーザ
干渉測長装置は大別すると、レーザ光源１０、計測用反
射鏡１１、参照用反射鏡１２、干渉計１３、及び計測器
１４で構成される。さらに、干渉計１３は、１／４波長
板１−１〜１−５、１／２波長板２、ＰＢＳ３、ＣＣＰ
４、ウェッジプリズム６−１〜６−４、及び光検出器５
で構成される。そして、以上の構成において、少なくと
も測定用反射鏡１１と参照用反射鏡１２はステージ装置
の移動ステージの外に固定され、移動ステージ上には少
なくとも干渉計１３が配置されている。
ザ干渉測長装置を図１及び図２を用いて説明する。ま
ず、本実施の形態によるレーザ干渉測長装置の概略の構
成を図１を用いて説明する。本実施の形態に係るレーザ
干渉測長装置は大別すると、レーザ光源１０、計測用反
射鏡１１、参照用反射鏡１２、干渉計１３、及び計測器
１４で構成される。さらに、干渉計１３は、１／４波長
板１−１〜１−５、１／２波長板２、ＰＢＳ３、ＣＣＰ
４、ウェッジプリズム６−１〜６−４、及び光検出器５
で構成される。そして、以上の構成において、少なくと
も測定用反射鏡１１と参照用反射鏡１２はステージ装置
の移動ステージの外に固定され、移動ステージ上には少
なくとも干渉計１３が配置されている。
【００１２】レーザ光源１０には波長安定化Ｈｅ−Ｎｅ
レーザが用いられている。レーザ光源１０からは互いに
偏光方位が直交し、周波数がわずかに異なる（周波数Ｆ
ｍｅａｓ、Ｆｒｅｆ）２つの直線偏光の光Ｆｍｅａｓ、
Ｆｒｅｆが射出される。光源１０の波長安定化Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザからの射出光は厳密には楕円偏光になってお
り、楕円偏光の状態で干渉測定を行うと、位相角に依存
した光学的な測定誤差が生じるため、光Ｆｍｅａｓおよ
び光Ｆｒｅｆは、順に１／４波長板１−１と１／２波長
板２を透過してからＰＢＳ３に入射するようになってい
る。光Ｆｍｅａｓおよび光Ｆｒｅｆは１／４波長板１−
１を透過してそれぞれ楕円偏光から直線偏光に変換さ
れ、１／２波長板２を透過してＰＢＳ３に最適な偏光方
位に変換される。本例では、光Ｆｍｅａｓは紙面に垂直
な偏光方位を有し、光Ｆｒｅｆは紙面に平行な偏光方位
を有しているものとする。
レーザが用いられている。レーザ光源１０からは互いに
偏光方位が直交し、周波数がわずかに異なる（周波数Ｆ
ｍｅａｓ、Ｆｒｅｆ）２つの直線偏光の光Ｆｍｅａｓ、
Ｆｒｅｆが射出される。光源１０の波長安定化Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザからの射出光は厳密には楕円偏光になってお
り、楕円偏光の状態で干渉測定を行うと、位相角に依存
した光学的な測定誤差が生じるため、光Ｆｍｅａｓおよ
び光Ｆｒｅｆは、順に１／４波長板１−１と１／２波長
板２を透過してからＰＢＳ３に入射するようになってい
る。光Ｆｍｅａｓおよび光Ｆｒｅｆは１／４波長板１−
１を透過してそれぞれ楕円偏光から直線偏光に変換さ
れ、１／２波長板２を透過してＰＢＳ３に最適な偏光方
位に変換される。本例では、光Ｆｍｅａｓは紙面に垂直
な偏光方位を有し、光Ｆｒｅｆは紙面に平行な偏光方位
を有しているものとする。
【００１３】レーザ光源１０を射出して１／４波長板１
−１、１／２波長板２を透過した２つの光Ｆｍｅａｓ、
Ｆｒｅｆは同軸でＰＢＳ３に入射する。光Ｆｒｅｆはｐ
偏光の光としてＰＢＳ３を透過して、参照光路上の１／
４波長板１−４を透過して参照用反射鏡１２にほぼ垂直
に入射する。参照用反射鏡１２で反射した光Ｆｒｅｆは
再び参照光路上の１／４波長板１−４を透過して偏光方
位を９０°回転させられて、紙面に垂直な偏光方位を有
する直線偏光に変換される。そして、光Ｆｒｅｆは再び
ＰＢＳ３に入射してｓ偏光の光として反射させられてＣ
ＣＰ４に入射する。ＣＣＰ４において光Ｆｒｅｆは光路
をずらされて再びＰＢＳ３に入射して反射し、参照光路
中の１／４波長板１−５を透過して参照用反射鏡１２に
ほぼ垂直に入射する。参照用反射鏡１２で反射した光Ｆ
ｒｅｆは再び参照光路上の１／４波長板１−５を透過し
て偏光方位を９０°回転させられて、紙面に平行な偏光
方位を有する直線偏光に変換される。そして、光Ｆｒｅ
ｆはｐ偏光の光として再びＰＢＳ３に入射してＰＢＳ３
を透過して光検出器５に向かう。
−１、１／２波長板２を透過した２つの光Ｆｍｅａｓ、
Ｆｒｅｆは同軸でＰＢＳ３に入射する。光Ｆｒｅｆはｐ
偏光の光としてＰＢＳ３を透過して、参照光路上の１／
４波長板１−４を透過して参照用反射鏡１２にほぼ垂直
に入射する。参照用反射鏡１２で反射した光Ｆｒｅｆは
再び参照光路上の１／４波長板１−４を透過して偏光方
位を９０°回転させられて、紙面に垂直な偏光方位を有
する直線偏光に変換される。そして、光Ｆｒｅｆは再び
ＰＢＳ３に入射してｓ偏光の光として反射させられてＣ
ＣＰ４に入射する。ＣＣＰ４において光Ｆｒｅｆは光路
をずらされて再びＰＢＳ３に入射して反射し、参照光路
中の１／４波長板１−５を透過して参照用反射鏡１２に
ほぼ垂直に入射する。参照用反射鏡１２で反射した光Ｆ
ｒｅｆは再び参照光路上の１／４波長板１−５を透過し
て偏光方位を９０°回転させられて、紙面に平行な偏光
方位を有する直線偏光に変換される。そして、光Ｆｒｅ
ｆはｐ偏光の光として再びＰＢＳ３に入射してＰＢＳ３
を透過して光検出器５に向かう。
【００１４】一方、光Ｆｍｅａｓはｓ偏光の光としてＰ
ＢＳ３で反射して、計測用反射鏡１１とＰＢＳ３との間
の測定光路上でほぼ対向面が光軸にほぼ垂直になるよう
に配置されている２枚一組のウェッジプリズム６−１、
６−２、及び１／４波長板１−２をこの順に透過して計
測用反射鏡１１にほぼ垂直に入射する。計測用反射鏡１
１で反射した光Ｆｍｅａｓは再び測定光路上の１／４波
長板１−２、及びウェッジプリズム６−２、６−１をこ
の順に透過して偏光方位を９０°回転させられて、紙面
に平行な偏光方位を有する直線偏光に変換される。そし
て、光Ｆｍｅａｓは再びＰＢＳ３に入射してｐ偏光の光
としてＰＢＳ３を透過してＣＣＰ４に入射する。ＣＣＰ
４において光Ｆｍｅａｓは光路をずらされて再びＰＢＳ
３に入射して透過し、計測用反射鏡１１とＰＢＳ３との
間の測定光路上でほぼ対向面が光軸にほぼ垂直になるよ
うに配置されているウェッジプリズム６−３、６−４、
及び１／４波長板１−３をこの順に透過して計測用反射
鏡１１にほぼ垂直に入射する。計測用反射鏡１１で反射
した光Ｆｍｅａｓは再び測定光路上の１／４波長板１−
３、及びウェッジプリズム６−４、６−３をこの順に透
過して偏光方位を９０°回転させられて、紙面に垂直な
偏光方位を有する直線偏光に変換される。そして、光Ｆ
ｍｅａｓはｓ偏光の光として再びＰＢＳ３に入射してＰ
ＢＳ３で反射させられ、参照光路からの光ｆｒｅｆと同
軸になって光検出器５に向かう。
ＢＳ３で反射して、計測用反射鏡１１とＰＢＳ３との間
の測定光路上でほぼ対向面が光軸にほぼ垂直になるよう
に配置されている２枚一組のウェッジプリズム６−１、
６−２、及び１／４波長板１−２をこの順に透過して計
測用反射鏡１１にほぼ垂直に入射する。計測用反射鏡１
１で反射した光Ｆｍｅａｓは再び測定光路上の１／４波
長板１−２、及びウェッジプリズム６−２、６−１をこ
の順に透過して偏光方位を９０°回転させられて、紙面
に平行な偏光方位を有する直線偏光に変換される。そし
て、光Ｆｍｅａｓは再びＰＢＳ３に入射してｐ偏光の光
としてＰＢＳ３を透過してＣＣＰ４に入射する。ＣＣＰ
４において光Ｆｍｅａｓは光路をずらされて再びＰＢＳ
３に入射して透過し、計測用反射鏡１１とＰＢＳ３との
間の測定光路上でほぼ対向面が光軸にほぼ垂直になるよ
うに配置されているウェッジプリズム６−３、６−４、
及び１／４波長板１−３をこの順に透過して計測用反射
鏡１１にほぼ垂直に入射する。計測用反射鏡１１で反射
した光Ｆｍｅａｓは再び測定光路上の１／４波長板１−
３、及びウェッジプリズム６−４、６−３をこの順に透
過して偏光方位を９０°回転させられて、紙面に垂直な
偏光方位を有する直線偏光に変換される。そして、光Ｆ
ｍｅａｓはｓ偏光の光として再びＰＢＳ３に入射してＰ
ＢＳ３で反射させられ、参照光路からの光ｆｒｅｆと同
軸になって光検出器５に向かう。
【００１５】ＰＢＳ３から出た２つの光Ｆｍｅａｓ、Ｆ
ｒｅｆは光検出器５に入射し、その干渉光が受光系で受
光されて光電変換される。光電変換された干渉光は、
（Ｆｍｅａｓ−Ｆｒｅｆ）の周波数に計測用反射鏡１１
と干渉計１３との相対移動に伴って生じるドップラー効
果による周波数変化±Δｆ（Δｆは正の値）で変調され
たビート周波数（Ｆｍｅａｓ−Ｆｒｅｆ±Δｆ）を有す
る測定信号として光検出器５から計測器１４に入力され
る。計測器１４では、計測されたビート周波数と参照周
波数（Ｆｍｅａｓ−Ｆｒｅｆ）との差をカウントして、
計測用反射鏡１１と干渉計１３との相対移動距離を算出
する。
ｒｅｆは光検出器５に入射し、その干渉光が受光系で受
光されて光電変換される。光電変換された干渉光は、
（Ｆｍｅａｓ−Ｆｒｅｆ）の周波数に計測用反射鏡１１
と干渉計１３との相対移動に伴って生じるドップラー効
果による周波数変化±Δｆ（Δｆは正の値）で変調され
たビート周波数（Ｆｍｅａｓ−Ｆｒｅｆ±Δｆ）を有す
る測定信号として光検出器５から計測器１４に入力され
る。計測器１４では、計測されたビート周波数と参照周
波数（Ｆｍｅａｓ−Ｆｒｅｆ）との差をカウントして、
計測用反射鏡１１と干渉計１３との相対移動距離を算出
する。
【００１６】このとき、光学素子（ＰＢＳ３やＣＣＰ
４）に形状誤差による偏角θが存在するとし、ステージ
の移動による入射位置の差がδであるとすると、光学素
子を構成するガラスと空気の屈折率の差にδｔａｎθを
乗じた光路差ΔＦが生じる。従って、光検出器５には光
路差ΔＦに応じた分だけドップラー効果による周波数変
化±Δｆが変化してしまい、結局計測器１４では誤差が
含まれたビート周波数による移動量の測定が行われてし
まうことになる。
４）に形状誤差による偏角θが存在するとし、ステージ
の移動による入射位置の差がδであるとすると、光学素
子を構成するガラスと空気の屈折率の差にδｔａｎθを
乗じた光路差ΔＦが生じる。従って、光検出器５には光
路差ΔＦに応じた分だけドップラー効果による周波数変
化±Δｆが変化してしまい、結局計測器１４では誤差が
含まれたビート周波数による移動量の測定が行われてし
まうことになる。
【００１７】そこで本実施の形態においては、同一のパ
ワーを有する２枚のウェッジプリズム６−１、６−２を
計測用反射鏡１１とＰＢＳ３との間の測定光路上でほぼ
対向面が光軸にほぼ垂直になるように近接配置し、プリ
ズム６−１、６−２を光軸回りに別々に回転させて調整
することにより、ＰＢＳ３から射出する光Ｆｍｅａｓを
任意の方向に偏向させて、計測用反射鏡１１への入射位
置の変化に伴う計測誤差をキャンセルしている。このよ
うにしてＰＢＳ３から計測用反射鏡１１へ入射する光Ｆ
ｍｅａｓの光路を調整することにより、上述の光路差Δ
Ｆを生じさせないようにすることができる。さらに、Ｃ
ＣＰ４の形状誤差があると、ＰＢＳ３からＣＣＰ４を通
って計測用反射鏡１１へ入射する光Ｆｍｅａｓの光路
が、最初に計測用反射鏡１１に入射する入射光路と平行
にならない場合が生じる。従って、ＰＢＳ３からＣＣＰ
４を通って計測用反射鏡１１へ入射する光Ｆｍｅａｓの
光路に、別の２枚一組のウェッジプリズム６−３、６−
４を配置して偏向調整ができるようにし、それぞれの光
路の光Ｆｍｅａｓを独立して偏向できるようにしてい
る。この２枚一組のウェッジプリズム（６−１、６−
２）及び（６−３、６−４）による測定光路上の光Ｆｍ
ｅａｓの偏向の調整は、ステージの移動に合わせて一度
行えばよい。このように本実施の形態によれば、干渉計
１３を構成する光学素子の形状誤差に基づく測長誤差を
低減できるようになる。従って、本実施の形態によるレ
ーザ干渉測長装置を移動ステージ装置に搭載すれば、移
動するステージの位置決めを高精度で行うことができる
ようになる。
ワーを有する２枚のウェッジプリズム６−１、６−２を
計測用反射鏡１１とＰＢＳ３との間の測定光路上でほぼ
対向面が光軸にほぼ垂直になるように近接配置し、プリ
ズム６−１、６−２を光軸回りに別々に回転させて調整
することにより、ＰＢＳ３から射出する光Ｆｍｅａｓを
任意の方向に偏向させて、計測用反射鏡１１への入射位
置の変化に伴う計測誤差をキャンセルしている。このよ
うにしてＰＢＳ３から計測用反射鏡１１へ入射する光Ｆ
ｍｅａｓの光路を調整することにより、上述の光路差Δ
Ｆを生じさせないようにすることができる。さらに、Ｃ
ＣＰ４の形状誤差があると、ＰＢＳ３からＣＣＰ４を通
って計測用反射鏡１１へ入射する光Ｆｍｅａｓの光路
が、最初に計測用反射鏡１１に入射する入射光路と平行
にならない場合が生じる。従って、ＰＢＳ３からＣＣＰ
４を通って計測用反射鏡１１へ入射する光Ｆｍｅａｓの
光路に、別の２枚一組のウェッジプリズム６−３、６−
４を配置して偏向調整ができるようにし、それぞれの光
路の光Ｆｍｅａｓを独立して偏向できるようにしてい
る。この２枚一組のウェッジプリズム（６−１、６−
２）及び（６−３、６−４）による測定光路上の光Ｆｍ
ｅａｓの偏向の調整は、ステージの移動に合わせて一度
行えばよい。このように本実施の形態によれば、干渉計
１３を構成する光学素子の形状誤差に基づく測長誤差を
低減できるようになる。従って、本実施の形態によるレ
ーザ干渉測長装置を移動ステージ装置に搭載すれば、移
動するステージの位置決めを高精度で行うことができる
ようになる。
【００１８】次に、本実施の形態によるレーザ干渉測長
装置の変形例について図２を用いて説明する。図２に示
す構成要素において、図１を用いて説明した装置構成と
同一の機能作用を有する構成要素には同一の符号を付し
てその説明は省略する。図２に示すように本変形例に係
るレーザ干渉測長装置は、レーザ光源１０から干渉計１
３に至る光路中に、ハービング７（計測ビームを平行移
動させるために用いられ、計測ビーム進行方向に直交す
る軸に回転可能な平行平面基板）と一組のウェッジプリ
ズム６０とをこの順に配置している点に特徴を有してい
る。この一組のウエッジプリズム６０も同一のパワーを
有する２枚のウェッジプリズムから構成されている。一
組のウエッジプリズム６０はレーザ光源１０とＰＢＳ３
との間の共通光路上でほぼ対向面が光軸にほぼ垂直にな
るようにそれぞれのプリズムが近接配置されている。こ
の一組のウエッジプリズム６０の各プリズムを光軸回り
に別々に回転させて調整することにより、レーザ光源１
０から射出された光Ｆｍｅａｓ、Ｆｒｅｆを同軸で任意
の方向に偏向させることができるようになる。このよう
な構成を採用することにより、レーザ光源１０の設置条
件が緩和されるためレーザ干渉測長装置における光軸合
わせの作業性をより容易にすることができるようにな
る。
装置の変形例について図２を用いて説明する。図２に示
す構成要素において、図１を用いて説明した装置構成と
同一の機能作用を有する構成要素には同一の符号を付し
てその説明は省略する。図２に示すように本変形例に係
るレーザ干渉測長装置は、レーザ光源１０から干渉計１
３に至る光路中に、ハービング７（計測ビームを平行移
動させるために用いられ、計測ビーム進行方向に直交す
る軸に回転可能な平行平面基板）と一組のウェッジプリ
ズム６０とをこの順に配置している点に特徴を有してい
る。この一組のウエッジプリズム６０も同一のパワーを
有する２枚のウェッジプリズムから構成されている。一
組のウエッジプリズム６０はレーザ光源１０とＰＢＳ３
との間の共通光路上でほぼ対向面が光軸にほぼ垂直にな
るようにそれぞれのプリズムが近接配置されている。こ
の一組のウエッジプリズム６０の各プリズムを光軸回り
に別々に回転させて調整することにより、レーザ光源１
０から射出された光Ｆｍｅａｓ、Ｆｒｅｆを同軸で任意
の方向に偏向させることができるようになる。このよう
な構成を採用することにより、レーザ光源１０の設置条
件が緩和されるためレーザ干渉測長装置における光軸合
わせの作業性をより容易にすることができるようにな
る。
【００１９】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、計測
用反射鏡１１とＰＢＳ３との間の測定光路上でほぼ対向
面が光軸にほぼ垂直になるように配置された２枚位置組
のウエッジプリズム（６−１、６−２）、（６−３、６
−４）を調整手段として用いているが、本発明はこれに
限られず、ウエッジプリズムを１枚だけ用いて調整手段
を構成してもよく、また、３枚以上のウエッジプリズム
を組み合わせた調整手段を構成するようにしてももちろ
んよい。
変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、計測
用反射鏡１１とＰＢＳ３との間の測定光路上でほぼ対向
面が光軸にほぼ垂直になるように配置された２枚位置組
のウエッジプリズム（６−１、６−２）、（６−３、６
−４）を調整手段として用いているが、本発明はこれに
限られず、ウエッジプリズムを１枚だけ用いて調整手段
を構成してもよく、また、３枚以上のウエッジプリズム
を組み合わせた調整手段を構成するようにしてももちろ
んよい。
【００２０】また、上記実施の形態によるレーザ干渉測
長装置は、マスクのパターンを投影光学系により基板に
露光する露光装置を製造する際に、投影光学系の性能評
価（特に焦点）に適用することができる。
長装置は、マスクのパターンを投影光学系により基板に
露光する露光装置を製造する際に、投影光学系の性能評
価（特に焦点）に適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、光学部材
に形状誤差があってもステージ装置の移動によって生じ
る光路差の影響を受けることのないレーザ干渉測長装置
を実現できる。また、本発明によれば、干渉計がステー
ジ上に配置され、反射鏡がステージ外に固定されていて
も、ステージ装置の移動によって生じる光路差の影響を
受けることのないレーザ干渉測長装置を実現できる。
に形状誤差があってもステージ装置の移動によって生じ
る光路差の影響を受けることのないレーザ干渉測長装置
を実現できる。また、本発明によれば、干渉計がステー
ジ上に配置され、反射鏡がステージ外に固定されていて
も、ステージ装置の移動によって生じる光路差の影響を
受けることのないレーザ干渉測長装置を実現できる。
【図１】発明の一実施の形態によるレーザ干渉測長装置
の概略の構成を示す図である。
の概略の構成を示す図である。
【図２】発明の一実施の形態によるレーザ干渉測長装置
の変形例の概略の構成を示す図である。
の変形例の概略の構成を示す図である。
【図３】従来のレーザ干渉測長装置の概略の構成を示す
図である。
図である。
１、１−１〜１−５ １／４波長板 ２ １／２波長板 ３ 偏光ビームスプリッタ ４ コーナ・キューブ・プリズム ５ 光検出器 ６−１〜６−４、６０ ウェッジプリズム ７ ハービング １０ レーザ光源 １１ 計測用反射鏡 １２ 参照用反射鏡 １３ 干渉計 １４ 計測器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F064 AA01 BB01 CC10 DD01 DD04 DD08 EE01 FF02 GG12 GG13 GG16 GG23 GG33 GG38 GG39 HH01 JJ05 JJ11 2F065 AA06 AA09 AA51 CC00 DD11 EE00 FF00 FF49 FF52 GG05 GG23 HH09 JJ01 LL00 LL12 LL17 LL35 LL36 LL37 LL47 PP03 QQ25 QQ51 TT02
Claims (5)
- 【請求項１】測定光路上に配置された計測用反射鏡と、 参照光路上に配置された参照用反射鏡と、 前記計測用反射鏡に入射させた測定光と、前記参照用反
射鏡に入射させた参照光とを干渉させる干渉計とを有
し、 前記干渉計での干渉光に基づいて前記計測用反射鏡と前
記干渉計との相対移動量を測定するレーザ干渉測長装置
において、 前記計測用反射鏡と前記干渉計との相対移動中に前記計
測用反射鏡への前記測定光の入射位置の変化に伴う計測
誤差をキャンセルするように調整する調整手段を有して
いることを特徴とするレーザ干渉測長装置。 - 【請求項２】請求項１記載のレーザ干渉測長装置におい
て、 前記調整手段は、前記測定光路中に配置されたウエッジ
プリズムを有していることを特徴とするレーザ干渉測長
装置。 - 【請求項３】請求項２記載のレーザ干渉測長装置におい
て、 前記ウエッジプリズムは、２枚一組で構成されることを
特徴とするレーザ干渉測長装置。 - 【請求項４】請求項３記載のレーザ干渉測長装置におい
て、 前記一組のウエッジプリズムは、対向面が前記計測用反
射鏡と前記干渉計との間の光軸に対してほぼ垂直になる
ように配置されていることを特徴とするレーザ干渉測長
装置。 - 【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１項に記載のレ
ーザ干渉測長装置において、 前記干渉計は移動体に配置され、前記計測用反射鏡は前
記移動体以外に固定して配置されることを特徴とするレ
ーザ干渉測長装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11125696A JP2000314609A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | レーザ干渉測長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11125696A JP2000314609A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | レーザ干渉測長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000314609A true JP2000314609A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14916456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11125696A Withdrawn JP2000314609A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | レーザ干渉測長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000314609A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004343058A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-12-02 | Asml Netherlands Bv | 計測ビームの操作および方向付けするための装置および方法 |
| JP2009500607A (ja) * | 2005-06-29 | 2009-01-08 | ザイゴ コーポレーション | 干渉分光法における非周期性の非線形誤差を軽減するための装置および方法 |
| WO2009090771A1 (ja) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Prefecture Ishikawa | レーザ干渉計、及びそれを用いた測定装置 |
| CN101881606A (zh) * | 2010-03-22 | 2010-11-10 | 成都工具研究所 | 激光直线度干涉仪光路系统 |
| US11668603B2 (en) | 2018-12-04 | 2023-06-06 | Rapid Phenotyping Pty Limited | Refractive scanning interferometer |
| CN117168311A (zh) * | 2023-11-02 | 2023-12-05 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种一维相对运动测量及检测系统 |
-
1999
- 1999-05-06 JP JP11125696A patent/JP2000314609A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004343058A (ja) * | 2003-03-06 | 2004-12-02 | Asml Netherlands Bv | 計測ビームの操作および方向付けするための装置および方法 |
| US7177059B2 (en) | 2003-03-06 | 2007-02-13 | Asml Netherlands B.V. | Device and method for manipulation and routing of a metrology beam |
| JP2009500607A (ja) * | 2005-06-29 | 2009-01-08 | ザイゴ コーポレーション | 干渉分光法における非周期性の非線形誤差を軽減するための装置および方法 |
| WO2009090771A1 (ja) * | 2008-01-18 | 2009-07-23 | Prefecture Ishikawa | レーザ干渉計、及びそれを用いた測定装置 |
| JP2009168709A (ja) * | 2008-01-18 | 2009-07-30 | Ishikawa Pref Gov | レーザ干渉計、及びそれを用いた測定装置 |
| CN101881606A (zh) * | 2010-03-22 | 2010-11-10 | 成都工具研究所 | 激光直线度干涉仪光路系统 |
| US11668603B2 (en) | 2018-12-04 | 2023-06-06 | Rapid Phenotyping Pty Limited | Refractive scanning interferometer |
| CN117168311A (zh) * | 2023-11-02 | 2023-12-05 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种一维相对运动测量及检测系统 |
| CN117168311B (zh) * | 2023-11-02 | 2024-01-26 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种一维相对运动测量及监测系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |