JP2002525594A - 動的ビーム操舵干渉計 - Google Patents

動的ビーム操舵干渉計

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、測定物体（１５３４）の角度方向または位置の変化に対応し、干渉法システム内で１ないし複数のビーム（１５１６、１５１８）を新しい方向に向けるための少なくとも１台の動的ビーム操縦アセンブリ（１５２０）を含む干渉法システム（１５１０）を特徴とする。制御回路（１５３０）が、干渉法システム内の１ないし複数のビーム（１５５０）から引き出した信号（１５２８）に基づいて、ビーム操縦アセンブリ（１５２０）を制御する。動的ビーム操縦アセンブリ（１５２０）は、変位、角度および／または分散を測定する干渉法システム内に組み込める。干渉法システムは、集積回路およびその他の半導体デバイスを製造するために使用される石版術システム、および石版術マスクを製造するために使用されるビーム書き込みシステム内に組み込める点が有利である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の背景 本発明は、干渉計、例えば、石版印刷スキャナーまたはステッピングシステム
の遮蔽膜台またはウェーハー台などの測定対象物の位置を測定するための偏位、
角度および分散を測定する干渉計に関する。
【０００２】 偏位測定干渉計は、光干渉信号に基づいて参照対象物に対する測定対象物の位
置変化を監視する。本干渉計は、測定対象物から反射された測定ビームを参照対
象物から反射された参照ビームとオーバーラップさせ、干渉することにより光干
渉信号を生成する。
【０００３】 多くの用途において、測定および参照ビームは、ヘテロダイン分割周波数によ
り分離された直交偏光および周波数をもつ。分割周波数は、例えば、Ｚｅｅｍａ
ｎ分裂により、音響光学変調により、またはレーザー内部に複屈折素子を配置す
ることにより生成し得る。偏光ビームスプリッターは、反射測定対象物（例えば
、台上鏡）と接触する測定経路に沿って測定ビームを向け、参照経路に沿って参
照ビームを向けた後、それらのビームを再結合してオーバーラップ射出測定およ
び参照ビームを形成する。オーバーラップ射出ビームは、射出測定および参照ビ
ームの偏光を混合して、混合ビームを形成する偏光子を通過する出力ビームを形
成する。混合ビーム中の射出測定および参照ビームの成分は互いに干渉するので
、混合ビームの強度は、射出測定および参照ビームの相対位相によって変化する
。検出器は、混合ビームの時間従属性強度を測定し、その強度に比例した電気的
干渉信号を生成する。測定および参照ビームは周波数が異なるので、電気的干渉
信号は、分割周波数で「ヘテロダイン」信号を含む。測定対照物が、例えば、反
射台を並進させることにより、移動しているとき、ヘテロダイン信号は、周波数
が分割周波数＋Ｄｏｐｐｌｅｒ偏移と等しくなる。Ｄｏｐｐｌｅｒ偏移は、２ｖ
ｐ／λに等しい（ｖは測定および参照対象物の相対速度、λは測定および参照ビ
ームの波長、ｐは参照および測定対象物へのパス数）。測定対象物までの光路長
の変化は、測定された干渉信号の位相変化に相当し、２πの位相変化は、λ／ｐ
の光路長変化ｎＬと実質的に等しくなる（ｎは光ビームが進行する、例えば、空
気または真空媒体の平均屈折率、Ｌは周回距離変化、例えば、測定対象物を含む
台までと台からの距離の変化）。同様に、多数の干渉計を用いて、測定対象物上
の複数の点までの距離の変化を測定でき、それによって、測定対象物の角方位の
変化を測定できる。
【０００４】 ＩＣ製造などの高性能の用途では、関心のある量は、幾何学的長さＬであり、
偏位測定干渉計により測定される光路長ｎＬではない。特に、ｎＬの変化は、測
定対象物の相対位置における幾何学的変化によるよりもむしろ屈折率の変化に起
因し得る。分散干渉計使用法に基づく技術を用いて、大気の乱れの偏位測定値が
補正されてきた。特に、干渉計を使用する偏位測定は、測定経路内の気体の分散
を測定するため、複数の光学波長で行われる。その分散測定値を用いて、距離測
定干渉計により測定された光路長を幾何学的長さに変換できる。
【０００５】 このような距離、角度および分散干渉計は、半導体ウェーハー上に集積回路を
製造するため、石版印刷で用いられるスキャナーシステムおよびステッピングシ
ステムの非常に重要な成分である。石版印刷システムは、通常、ウェーハーを支
持、配向および固定する少なくとも一つの可動台、暴露ビームに対して台を並進
させるスキャナーまたはステッピングシステムおよび放射ビームに対する台の位
置の変化を精確に測定する一つ以上の干渉計を含む。本干渉計は、石版印刷シス
テムを精確に制御し、ウェーハー領域を放射ビームに暴露できるようにする。
【０００６】 発明の概要 本発明は、測定対象物の角方位または位置の変化に応じて、干渉計使用システ
ム内で一つ以上のビームを再配向する少なくとも一つの動的ビーム操舵組み立て
体を含む干渉計使用システムを特徴付ける。動的ビーム操舵組み立て体は、距離
、角度および／または分散を測定する干渉計使用システム内に組み入れることが
できる。動的ビーム操舵組み立て体は、測定対象物の角方位または位置の変化の
有害な影響を最小化することにより、干渉計使用システムの性能を改善する。
【０００７】 総じて一局面において、本発明は、操作中、測定対象物と接触する測定経路に
沿って測定ビームを向け、その測定ビームの少なくとも一部分を別のビームと結
合させて射出ビームのオーバーラップ対を形成する干渉計で、その干渉計がビー
ム操舵素子およびそのビーム操舵素子を配向する位置設定システムを有するビー
ム操舵組み立て体を含み、そのビーム操舵素子が、測定ビームを配向するため配
置され、その測定ビームがビーム操舵素子と接触する干渉計；および操作中、位
置設定システムに、測定対象物の角方位および位置の少なくとも一つの変化に応
じてビーム操舵素子を再配向させる制御回路を含む干渉計使用システムを特徴付
ける。本干渉計は、測定ビームを向けて測定対象物と、単一回（単一パス）、二
回（二重パス）または偶数か奇数回接触するようにできる。
【０００８】 操作中、制御回路は、位置設定システムに、測定対象物の角方位の変化に応じ
て、ビーム操舵素子を再配向させることができる。このような実施例の一つにお
いて、干渉計使用システムは、さらに、信号処理装置を含むことができる。操作
中、干渉計は、測定対象物と接触する第二測定経路に沿って第二測定ビームを向
け、第二測定ビームの少なくとも一部分を別のビームと結合させて射出ビームの
第二オーバーラップ対を形成する。測定ビームは、個々の位置で測定対象物と接
触し、操作中、信号処理装置は、射出ビームのオーバーラップ対由来の信号に基
づいて、測定対象物の角方位の変化を測定する。後者の実施例において、ビーム
操舵素子を配置して、両測定ビーム、ビーム操舵素子と接触する両測定ビームを
配向し得る。
【０００９】 総じてさらに別の局面において、本発明は、操作中、入力ビームを受け取り、
入力ビームを測定ビームと少なくとも一つの他のビームに分割し、測定対象物と
接触する測定経路に沿って測定ビームを向け、次いで、測定ビームの少なくとも
一部分を他のビームと結合させて射出ビームのオーバーラップ対を形成する干渉
計；ビーム操舵素子およびそのビーム操舵素子を配向する位置設定システムを有
し、ビーム操舵素子は入力ビームおよび射出ビームのオーバーラップ対を配向す
るため配置され、入力ビームおよび射出ビームのオーバーラップ対がビーム操舵
素子と接触するビーム操舵組み立て体；操作中、位置設定システムに測定対象物
の角方位および位置の少なくとも一つの変化に応じて、ビーム操舵素子を再配向
させる制御回路を含む干渉計使用システムを特徴付ける。本干渉計は、測定ビー
ムを向けて測定対象物と単一回（単一パス）、二回（二重パス）または偶数か奇
数回接触するようにできる。
【００１０】 操作中、制御回路は、位置設定システムに、測定対象物の角方位の変化に応じ
て、ビーム操舵素子を再配向させることができる。このような実施例の一つにお
いて、干渉計使用システムは、さらに、信号処理装置を含むことができる。操作
中、干渉計は、測定対象物と接触する第二測定経路に沿って第二測定ビームを向
け、次いで第二測定ビームの少なくとも一部分を追加ビームと結合させて射出ビ
ームの第二オーバーラップ対を形成する。測定ビームは、個々の位置で測定対象
物と接触し、操作中、信号処理装置は、射出ビームのオーバーラップ対由来の信
号に基づいて、測定対象物の角方位の変化を測定する。後者の実施例において、
ビーム操舵素子を配置して入力ビームおよび射出ビームの両オーバーラップ対を
配向でき、これらのビームは全て、ビーム操舵素子と接触する。
【００１１】 上述のいずれかの干渉計使用システムにおいて、本システムは、さらに、信号
処理装置を含むことができ、測定ビームは、二つの波長で成分を含み得る。この
ような実施例の一つにおいて、干渉計は、最初に述べた射出ビームのオーバーラ
ップ対および射出ビームの第二オーバーラップ対を生成する。射出ビームの第一
対は、二つの波長の第一波長での測定対象物までの光路長の変化を示し、射出ビ
ームの第二対は、二つの波長の第二波長での測定対象物までの光路長の変化を示
す。操作中、信号処理装置は、射出ビームのオーバーラップ対由来の信号を処理
する。例えば、信号処理装置は、信号に基づいて測定経路に沿った分散を算出で
き、および／または、信号処理装置は、信号に基づいて測定対象物までの幾何学
的距離の変化を算出し得る。二つの波長は、十分に分離されているので、このよ
うな計算が可能になる。例えば、二つの波長は、調和的に関連するか、少なくと
も１ｎｍ分離されている。
【００１２】 さらに別のこのような実施例において、干渉計使用システムは、さらに、信号
処理装置を含み、測定ビーム、他のビームおよび射出ビームのオーバーラップ対
はそれぞれ、二つの波長で成分を含む。射出ビームのオーバーラップ対は、二つ
の各波長での測定対象物までの光路長の変化を示し、操作中、信号処理装置は、
射出ビームのオーバーラップ対由来の信号を処理する。例えば、信号処理装置は
、信号に基づいて、測定経路に沿った分散を算出でき、および／または信号処理
装置は、信号に基づいて、測定対象物までの幾何学的距離の変化を算出し得る。
やはり、二つの波長は、十分に分離されているので、このような計算が可能にな
る。例えば、二つの波長は、調和的に関連するか、少なくとも１ｎｍは分離され
ている。
【００１３】 総じてさらに別の局面において、本発明は、測定対象物と接触する測定経路に
沿って測定ビームを向ける段階、測定ビームの少なくとも一部分を別のビームと
結合させて射出ビームのオーバーラップ対を形成する段階および電子制御システ
ムを用いて、測定対象物の角方位および位置の少なくとも一つの変化に応じて、
測定ビームを再配向する段階を含む干渉計使用方法を特徴付ける。測定経路は、
測定対象物と一回、二回またはそれ以上、一般的には偶数か奇数回接触すること
ができる。本方法は、さらに、測定対象物と接触する第二測定経路に沿って第二
測定ビームを向ける段階、第二測定ビームの少なくとも一部分を追加ビームと結
合させて射出ビームの第二オーバーラップ対を形成し、射出ビームの第一および
第二対が測定対象物上の二つの個々の位置までの光路長の変化を示す工程および
射出ビームのオーバーラップ対由来の信号に基づいて、測定対象物の角方位の変
化を算出する段階を含むことができる。
【００１４】 総じてさらに別の局面において、本発明は、測定対象物と接触する測定経路に
沿って二つの波長で成分を有する測定ビームを向ける段階、測定ビーム由来の干
渉計使用信号に基づいて、測定対象物までの幾何学的距離の変化を算出する段階
および電子制御システムを用いて、測定対象物の角方位および位置の少なくとも
一つの変化に応じて、測定ビームを再配向する段階を含む干渉計使用方法を特徴
付ける。択一的に、さらに別の局面において、本発明は、測定対象物と接触する
測定路に沿って、二つの波長で成分を有する測定ビームを向ける段階、測定ビー
ム由来の干渉計使用信号に基づき測定経路に沿った分散を算出する段階および電
子制御システムを用いて、測定対象物の角方位および位置の少なくとも一つの変
化に応じて、測定ビームを再配向する段階を含む干渉計使用方法を特徴付ける。
これらの局面のいずれかにおける電子制御システムは、測定対象物の角方位の変
化に応じて、測定ビームを再配向でき、特に、測定ビームを再配向して、測定対
象物の角方位範囲にかけて実質的に正常な入射で測定対象物と接触させることが
できる。また、これらの局面のいずれかにおいて、二つの波長は、十分に離れて
いるので、幾何学的長さまたは分散を算出でき、例えば、二つの波長は調和的に
関連するか、少なくとも１ｎｍ分離されている。
【００１５】 本発明は、また、互いに対して可動する第一および第二成分を含む集積回路を
構成する石版印刷システムを特徴付ける。上述の干渉計使用システムの一つは、
第二成分に固定されており、測定対象物は、第一成分に剛性固定された鏡である
。操作中、干渉計使用システムは、第二成分に対する第一成分の位置を測定する
。実施例によっては、第二成分は、ウェーハーを支持するのに用いられる可動台
であり、操作中、ビーム操舵素子は、測定ビームに測定対象物の角方位範囲にか
けて実質的に正常な入射で鏡と接触させる。
【００１６】 上述の干渉計使用システムおよび方法は、さらに、本発明の以下の追加局面の
一つ以上の特徴を任意に含むことができる。 総じてさらに別の局面において、本発明は、測定対象物までの距離の変化を測
定する干渉計使用システムを特徴付ける。本システムは、操作中、参照経路に沿
って参照ビームを、測定対象物と接触する測定経路に沿って測定ビームを向け、
次いで、参照および測定ビームを結合してオーバーラップ射出参照および測定ビ
ームを生成する干渉計を含む。オーバーラップ射出参照および測定ビームは、参
照および測定経路間の相対光路長の変化を示す。本干渉計は、ビーム操舵素子お
よびそのビーム操舵素子を配向する位置設定システムを有するビーム操舵組み立
て体を含む。ビーム操舵素子は、参照および測定ビームの少なくとも一つを配向
するために配置され、測定ビームは、ビーム操舵素子と接触する。本システムは
、また、操作中、位置設定システムに測定対象物の角方位および位置の少なくと
も一つの変化に応じて、ビーム操舵素子を再配向させる制御回路を含む。
【００１７】 本システムは、以下の特徴を任意に含むことができる。 本干渉計は、入力ビームを空間的に分離されたビーム対に分けて参照および測
定ビームを規定することができる。択一的に、操作中、干渉計は、参照および測
定ビームを規定するため空間的に分離された一対の入力ビームを受け取る。
【００１８】 本干渉計は、測定ビームが測定対象物と単一回のみ接触する単一パス干渉計と
なり得る。また、若干の実施例では、干渉計は、測定対象物を含むことができ、
他の実施例では、測定対象物は、干渉計から独立して存在し得る。操作中、制御
回路は、位置設定システムに、射出測定ビームから生成された信号に基づいてビ
ーム操舵素子を再配向させることができる。
【００１９】 また、操作中、制御回路は、位置設定システムにビーム操舵素子を再配向させ
て、以下を任意に実行することができる。１）測定対象物の角方位範囲にかけて
射出参照および測定ビームを互いに実質的に平行に維持する。２）測定対象物の
角方位の変化に起因する射出測定ビームの方向の変化を少なくする。３）測定対
象物の角方位変化または測定対象物の並進に起因する射出参照および測定ビーム
間の横偏位を減らす。４）測定対象物の角方位変化または測定対象物の並進に起
因する測定ビームの横偏位を減らす。５）測定ビームが測定対象物の角方位範囲
にかけて実質的に正常な入射で測定対象物と接触することを保証する。
【００２０】 測定対象物が平面鏡であり、操作中、測定ビームが正常ではない入射で測定対
象物と接触する実施例において、制御回路は、位置設定システムに、ビーム操舵
素子を再配向させて測定対象物の並進に起因する射出参照および測定ビーム間の
横偏位を減らすことができる。
【００２１】 実施例によっては、ビーム操舵素子は、入力ビームを参照および測定ビームに
分ける偏光ビームスプリッターを含むことができ、位置設定システムは、偏光ビ
ームスプリッターに取り付けられていて、制御回路由来の制御信号に応じて偏光
ビームスプリッターの方位を調整するように動作する少なくとも一つの変換器を
含むことができる。択一的に、ビーム操舵素子は、参照経路に沿って参照ビーム
を、測定経路に沿って測定ビームを向ける偏光ビームスプリッターを含むことが
でき、位置設定システムは、偏光ビームスプリッターに取り付けられていて、制
御回路由来の制御信号に応じて偏光ビームスプリッターの方位を調整するように
動作する少なくとも一つの変換器を含むことができる。
【００２２】 他の実施例において、干渉計は、さらに、入力ビームを参照および測定ビーム
に分離する偏光ビームスプリッターを含むことができ、そのビーム操舵素子は、
ビーム操舵鏡を含み、位置設定システムは、ビーム操舵鏡に取り付けられていて
、制御回路由来の制御信号に応じてビーム操舵鏡の方位を調整するように動作す
る少なくとも一つの変換器を含む。択一的に、本干渉計は、さらに、参照経路に
沿って参照ビームを、測定経路に沿って測定ビームを向ける偏光ビームスプリッ
ターを含むことができ、そのビーム操舵素子は、ビーム操舵鏡を含み、位置設定
システムは、ビーム操舵鏡に取り付けられていて、制御回路由来の制御信号に応
じてビーム操舵鏡の方位を調整するように動作する少なくとも一つの変換器を含
む。
【００２３】 本システムは、さらに、操作中、射出参照および測定ビームを受け取り、その
射出参照および測定ビームの偏光を混合して参照および測定経路間の光路長差の
変化を示す位相を有する混合ビームを生成する偏光子を含むことができる。制御
回路は、射出参照および測定ビームの方向および／または位置を測定し、その方
向および／または位置を示す測定信号を生成するように動作する、空間的に分離
された検出器素子を有する検出器を含むことができる。制御回路は、さらに、検
出器由来の測定信号を受信し、測定信号に基づく制御信号を位置設定システムに
送信するように動作する制御器を含むことができ、制御信号は、位置設定システ
ムにビーム操舵素子を再配向させる。
【００２４】 偏光ビームスプリッター、ビーム操舵鏡およびビーム操舵鏡に取り付けられた
変換器に加えて、本干渉計は、さらに、測定逆反射体、参照逆反射体および反射
参照対象物を含むことができる。操作中、偏光ビームスプリッターは、参照ビー
ムを参照対象物に、測定ビームを測定逆反射体に向け、参照対象物から参照ビー
ムを、測定逆反射体から測定ビームを受け取った後、参照および測定ビームをビ
ーム操舵鏡に向ける。ビーム操舵鏡は、参照ビームを参照逆反射体へ、測定ビー
ムを測定対象物へ向け、参照逆反射体から参照ビームを、測定対象物から測定ビ
ームを受け取った後、参照および測定ビームを偏光ビームスプリッターへ戻す。
偏光ビームスプリッターは、参照および測定ビームを結合してオーバーラップ射
出参照および測定ビームを生成する。測定逆反射体は、開口部を持つことができ
、これを通過して参照ビームが参照対象物へおよび参照対象物から進行し、参照
逆反射体は、開口部を持つことができ、これを通過して測定ビームが測定対象物
へおよび測定対象物から進行する。本干渉計は、さらに、参照四分の一波長板お
よび測定四分の一波長板を含むことができ、参照四分の一波長板を通過して参照
ビームが参照対象物へおよび参照対象物から進行し、測定四分の一波長板を通過
して、測定ビームが測定対象物へおよび測定対象物から進行する。
【００２５】 ビーム操舵鏡は、正面および裏面を有することができる。操作中、ビーム操舵
鏡の正面は、測定ビームを測定対象物に向けることができ、ビーム操舵鏡の裏面
は、測定対象物由来の測定ビームを受け取ることができる。干渉計は、さらに、
操作中に参照経路から参照ビームを、ビーム操舵鏡の裏面から測定ビームを受け
取り、射出参照および測定ビームを生成する第二偏光ビームスプリッターを含む
ことができる。
【００２６】 本干渉計は、さらに、追加ビーム操舵素子およびその追加ビーム操舵素子を配
向するための追加位置設定システムを含む、少なくとも一つの追加ビーム操舵組
み立て体を含むことができる。操作中、追加ビーム操舵素子は、測定ビームを配
向する。測定ビームは、追加ビーム操舵素子と接触し、操作中、制御回路は、位
置設定システムにビーム操舵素子を再配向させて射出参照および測定ビームのオ
ーバーラップを最適化し、測定対象物の角方位および位置範囲にかけて射出参照
および測定ビームを実質的に平行に維持する。制御回路は、射出測定ビームの位
置および方向を測定し、その位置および方向を示す測定信号を生成するように動
作する空間的に分離された検出器素子を有する二つの検出器を含むことができる
。制御回路は、さらに、検出器由来の測定信号を受信し、制御信号を検出器由来
の信号に基づいて位置設定システムに送信するように動作する制御器を含むこと
ができ、制御信号は、位置設定システムにビーム操舵素子を再配向させる。
【００２７】 総じてさらに別の局面において、本発明は、測定対象物までの距離の変化を測
定する干渉計使用システムを特徴付ける。本システムは、操作中、参照ビームお
よび測定ビームを規定する一つ以上の入力ビームを受け取り、参照経路に沿って
参照ビームを、測定対象物と接触する測定経路に沿って測定ビームを向け、次い
で参照および測定ビームを結合してオーバーラップ射出参照および測定ビームを
含む出力ビームを生成する干渉計を含む。出力ビームは、参照および測定経路間
の相対光路長の変化を示す。本システムは、さらに、ビーム操舵素子およびその
ビーム操舵素子を配向する位置設定システムを含むビーム操舵組み立て体を含む
。操作中、ビーム操舵素子は、入力および出力ビームを配向し、入力および出力
ビームはビーム操舵素子と接触する。本システムは、さらに、操作中、位置設定
システムに、測定対象物の角方位および位置の少なくとも一つの変化に応じて、
ビーム操舵素子を再配向させる制御回路を含む。
【００２８】 本システムは、以下の特徴を任意に含むことができる。 干渉計は、単一入力ビームを受け取り、単一入力ビームを参照および測定ビー
ムを規定する空間的に分離された一対のビームに分離することができる。択一的
に、本干渉計は、参照および測定ビームを規定する空間的に分離された一対の入
力ビームを受け取ることができる。
【００２９】 ビーム操舵素子は、ビーム操舵鏡を含むことができ、位置設定システムは、ビ
ーム操舵鏡に取り付けられていて、制御回路由来の制御信号に応じてビーム操舵
鏡の方位を調整するように動作する少なくとも一つの変換器を含むことができる
。ビーム操舵鏡は、正面および裏面を含めることができ、操作中、その入力ビー
ムはビーム操舵鏡の正面と接触し、出力ビームは、ビーム操舵鏡の裏面と接触す
る。干渉計は、測定ビームが測定対象物と単一回しか接触しない単一パス干渉計
になり得る。
【００３０】 本制御回路は、位置設定システムにビーム操舵素子を再配向させて以下を任意
に実行することができる。１）測定対象物の角方位範囲にかけて、射出参照およ
び測定ビームを互いに実質的に平行に維持する。２）測定対象物の角方位変化に
起因する射出測定ビームの方向の変化を減らす。３）測定対象物の角方位の変化
または測定対象物の並進に起因する射出参照および測定ビーム間の横偏位を減ら
す。４）測定対象物の角方位の変化または測定対象物の並進に起因する測定ビー
ムの横偏位を減らす。５）測定ビームが測定対象物と測定対象物の角方位範囲に
かけて実質的に正常な入射で接触することを保証する。
【００３１】 総じてさらに別の局面において、本発明は、操作中、参照経路に沿って参照ビ
ームを、測定対象物と接触する測定経路に沿って測定ビームを正常ではない入射
で向け、次いで参照および測定ビームを結合してオーバーラップ射出参照および
測定ビームを形成する干渉計を含む干渉計使用システムを特徴付ける。オーバー
ラップ射出測定および参照ビームは、参照および測定経路間の相対光路長の変化
を示す。本干渉計は、測定ビームを配向するために配置されたビーム操舵組み立
て体を含む。本システムは、操作中、ビーム操舵組み立て体に測定ビームを再配
向させて測定対象物の並進に起因する射出参照および測定ビーム間の横偏位を減
らす制御回路を含む。
【００３２】 総じてさらに別の局面において、本発明は、操作中、参照経路に沿って参照ビ
ームを、測定対象物と接触する測定経路に沿って測定ビームを向け、次いで参照
および測定ビームを結合してオーバーラップ射出参照および測定ビームを形成す
る干渉計を含む干渉計使用システムを特徴付ける。オーバーラップ射出測定およ
び参照ビームは、参照および測定経路間の相対光路長の変化を示す。本干渉計は
、参照および測定ビームの少なくとも一つを配向するために配置されたビーム操
舵組み立て体を含む。
【００３３】 本システムは、さらに、操作中、ビーム操舵組み立て体に参照および測定ビー
ムの一つを再配向させて、以下の少なくとも一つを実行する制御回路を含む。１
）測定対象物の角方位範囲にかけて、射出参照および測定ビームを互いに実質的
に平行に維持する。２）測定対象物の角方位の変化に起因する射出測定ビームの
方向の変化を減らす。３）測定対象物の角方位の変化に起因する射出参照および
測定ビーム間の横偏位を減らす。４）測定対象物の並進に起因する射出参照およ
び測定ビーム間の横偏位を減らす。５）測定ビームが測定対象物と測定対象物の
角方位範囲にかけて実質的に正常な入射で接触することを保証する。６）測定対
象物の並進に起因する測定ビームの横偏位を減らす。７）測定対象物の角方位の
変化に起因する測定ビームの横偏位を減らす。
【００３４】 総じてさらに別の局面において、本発明は、操作中、参照経路に沿って参照ビ
ームを、測定対象物と接触する測定経路に沿って測定ビームを向け、次いで、参
照および測定ビームを結合してオーバーラップ射出参照および測定ビームを形成
する干渉計を含む干渉計使用システムを特徴付ける。オーバーラップ射出測定お
よび参照ビームは、参照および測定経路間の相対光路長の変化を示す。本干渉計
は、参照および測定ビームの少なくとも一つを配向するために配置されたビーム
操舵組み立て体を含む。本システムは、さらに、操作中、ビーム操舵組み立て体
に、射出測定ビームから生成された信号に基づき、測定対象物の角方位の変化に
応じて、参照および測定ビームの少なくとも一つを再配向させる制御回路を含む
。
【００３５】 総じてさらに別の局面において、本発明は、操作中、参照経路に沿って参照ビ
ームを、測定対象物と接触する測定経路に沿って測定ビームを向け、次いで、参
照および測定ビームを結合してオーバーラップ射出参照および測定ビームを形成
する干渉計を含む単一パス干渉計使用システムを特徴付ける。オーバーラップ射
出測定および参照ビームは、参照および測定経路間の相対光路長の変化を示す。
測定経路は、測定対象物と単一回しか接触しない。本干渉計は、参照および測定
ビームの少なくとも一つを配向するために配置されたビーム操舵組み立て体を含
む。本システムは、さらに、操作中、ビーム操舵組み立て体に、測定対象物の角
方位の変化に応じて参照および測定ビームの少なくとも一つを再配向させる制御
回路を含む。
【００３６】 さらに別の局面において、本発明は、また、ウェーハー上に集積回路を構成す
るのに用いる石版印刷システムを特徴付ける。石版印刷システムは、ウェーハー
を支持する台；ウェーハーに空間的にパターン化された放射線を画像化する照明
システム；画像化放射線に対して台の位置を調整する位置設定システム；および
上述の任意の干渉計使用システムの少なくとも一つを含む。本干渉計使用システ
ムは、画像化放射線に対するウェーハーの位置を測定する。
【００３７】 さらに別の局面において、本発明は、ウェーハー上に集積回路を構成するのに
用いる石版印刷システムを特徴付ける。石版印刷システムは、ウェーハーを支持
する台および照明システムを含む。本照明システムは、放射線源、遮蔽膜、位置
設定システム、レンズ組み立て体および上述の任意の干渉計使用システムの少な
くとも一つを含む。操作中、線源は、放射線を遮蔽膜に向けて通過させ、空間的
にパターン化された放射線を生成する。位置設定システムは、線源由来の放射線
に対して遮蔽膜の位置を調整する。レンズ組み立て体は、ウェーハー上に空間的
にパターン化された放射線を画像化する。本干渉計使用システムは、線源由来の
放射線に対する遮蔽膜の位置を測定する。
【００３８】 さらに別の局面において、本発明は、集積回路を構成する石版印刷システムを
特徴付ける。本石版印刷システムは、第一および第二成分を含み、その第一およ
び第二成分は、互いに対して可動する。また、石版印刷システムは、上述の任意
の干渉計使用システムの少なくとも一つを含み、その第一成分は、測定対象物を
含み、干渉計使用システムは、第二成分に対する第一成分の位置を監視する。
【００３９】 さらに別の局面において、本発明は、石版印刷遮蔽膜を構成するのに用いるビ
ーム記録システムを特徴付ける。本ビーム記録システムは、基板をパターン化す
る記録ビームを供給する線源；基板を支持する台；基板に記録ビームを送達する
ビーム配向組み立て体；台およびビーム配向組み立て体を互いに対して位置設定
する位置設定システム；およびビーム配向組み立て体に対する台の位置を測定す
る上述の任意の干渉計使用システムの少なくとも一つを含む。
【００４０】 総じてさらに別の局面において、本発明は、干渉計使用方法を特徴付ける。本
干渉計使用方法は、参照経路に沿って参照ビームを、測定対象物と接触する測定
経路に沿って測定ビームを向ける段階、参照および測定ビームを結合してオーバ
ーラップ射出参照および測定ビームを形成し、そのオーバーラップ射出測定およ
び参照ビームが参照および測定経路間の相対光路長の変化を示す段階および電子
制御システムを用いて、測定対象物の角方位および位置の少なくとも一つの変化
に応じて測定ビームを再配向する段階を含む。
【００４１】 総じてさらに別の局面において、本発明は、干渉計使用方法を特徴付ける。干
渉計使用方法は、参照ビームおよび測定ビームを規定する一つ以上の入力ビーム
を受け取る段階、参照経路に沿って参照ビームを、測定対象物と接触する測定経
路に沿って測定ビームを向ける段階、参照および測定ビームを結合してオーバー
ラップ射出参照および測定ビームを含む出力ビームを形成し、そのオーバーラッ
プ射出測定および参照ビームが参照および測定経路間の相対光路長の変化を示す
段階および電子制御システムを用いて、測定対象物の角方位および位置の少なく
とも一つの変化に応じて、入力および出力ビームを再配向する段階を含む。
【００４２】 さらに別の局面において、本発明は、集積回路を構成するのに用いる石版印刷
方法に関する。石版印刷方法は、ウェーハー上に空間的にパターン化された放射
線を画像化する段階、画像化された放射線に対してウェーハーを位置設定する段
階および上述の干渉計使用方法の少なくとも一つを用いて、画像化された放射線
に対するウェーハーの位置を測定する段階を含む。
【００４３】 さらに別の局面において、本発明は、集積回路を構成するのに用いる石版印刷
方法を特徴付ける。石版印刷方法は、入力放射線を遮蔽膜に向けて通過させ、空
間的にパターン化された放射線を生成する段階、入力放射線に対して遮蔽膜を位
置設定する段階、上述の干渉計使用方法の少なくとも一つを用いて入力放射線に
対する遮蔽膜の位置を測定する段階およびウェーハー上に空間的にパターン化さ
れた放射線を画像化する段階を含む。
【００４４】 さらに別の局面において、本発明は、集積回路チップを構成するのに用いる石
版印刷方法を特徴付ける。石版印刷方法は、石版印刷システムの第一成分を石版
印刷システムの第二成分に対して位置設定してウェーハーを空間的にパターン化
された放射線に暴露する段階および上述の任意の干渉計使用方法を用いて、第二
成分に対する第一成分の位置を測定する段階を含む。
【００４５】 さらに別の局面において、本発明は、石版印刷遮蔽膜を構成するのに用いるビ
ーム記録方法を特徴付ける。本方法は、記録ビームを基板に向けて基板をパター
ン化する段階、基板を記録ビームに対して位置設定する段階および上述の任意の
干渉計使用方法を用いて記録ビームに対する基板の位置を測定する段階を含む。
【００４６】 最後に、総じてさらに別の局面において、本発明は、測定対象物までの距離の
変化を測定する干渉計使用システムを特徴付ける。本干渉計使用システムは、干
渉計、干渉計内で少なくとも一つのビームを再配向するビーム操舵組み立て体お
よび測定対象物の角方位または位置の変化に応じてビーム操舵組み立て体を再配
向する制御回路を含む。
【００４７】 上述の干渉計使用システムおよび方法の実施例は、多くの利点を含む。 例えば、本システムは、射出参照および測定ビームを測定対象物の方位範囲に
かけて互いに実質的に平行に維持でき、測定対象物に測定ビームを単一パスする
だけでそれを実行できる。単一パスシステムは、二重パス干渉計と比較して、Ｄ
ｏｐｐｌｅｒ偏移を有する電気的干渉信号を処理するのに必要な電子装置の帯域
幅を減少させる。さらに、単一パスシステムは、二重パス干渉計と比較して、複
極、散乱および干渉計内で伝達光学系由来の不都合なスプリアス反射が生じる確
率を低下させる。このような作用は、電気的干渉信号の測定相での誤差、例えば
、周期的誤差を導き得る。にもかかわらず、実施例は、また、多重パス、例えば
、二重パス構成も含め得る。
【００４８】 単一パスおよび多重パスの両構成において、本システムは、射出参照および測
定ビームの横偏位または測定対象物の角方位または位置の変化に起因する干渉計
内の参照および測定ビームの成分の横偏位を最小化することができる。結果とし
て、混合射出参照および測定ビームから生成された電気的干渉信号の平均振幅は
、測定対象物の角方位および位置の変化と実質的に無関係になり得る。さらに、
本システムは、測定対象物の角方位または位置の変化に起因する干渉計の伝達光
学系、例えば、偏光ビームスプリッターおよび四分の一波長板を通過する測定お
よび参照ビームの経路の変化を少なくする。このような伝達光学系は、それらの
表面形状の欠陥および屈折率の局所変動を有し得る。したがって、このような光
学系を通過するビームの経路の変化は、測定対象物および干渉計間の距離が変化
しなかったとしても、干渉計により測定された光路長を変化させ得る。このよう
な有害な作用は、伝達光学系が、くさびにより生成されるような分散特性を有す
れば、倍加し得る。
【００４９】 さらに、若干の実施例おいて、本システムは、唯一の伝達光学系として一つ以
上の偏光ビームスプリッターを含み、他の光学系はすべて、反射性である。特に
、四分の一波長板は、必要とされない。本システム光学系の伝達光学系の数を最
小化することにより、復極、散乱ならびに参照および測定ビームの不都合なスプ
リアス反射が減少する。これらは、電気的干渉信号の測定相での誤差、例えば、
周期的誤差を導き得る。
【００５０】 本干渉計使用システムは、また、複数の干渉計および測定対象物の偏位に加え
て、角方位を測定する少なくとも一つのビーム操舵組み立て体も含むことができ
る。このような角度を測定する実施例は、上述の利点の多くを有し得る。
【００５１】 さらに、本干渉計システムは、測定経路に沿った分散を測定するため複数波長
でのビーム成分を含み得る。このような分散測定値を用いて、光路長変化を幾何
学的経路長変化に変換できる。やはり、このような分散を測定する実施例は、上
述の利点の多くを有し得る。
【００５２】 類似した特徴は、権利者の同じ１９９８年９月１８日提出のＨｅｎｒｙ Ａ．
ＨｉｌｌおよびＰｅｔｅｒ ｄｅ Ｇｒｏｏｔによる「動的ビーム操舵組み立て
体を有する干渉計」と題する出願中の米国特許明細書０９／１５７，１３１にも
記載されている。その内容は、参照文献により本明細書において盛り込んである
。 他の特徴、局面および利点は、以下の詳細な説明からおよび特許請求の範囲か
ら明白になる。
【００５３】 発明の詳細な説明 本発明の特徴は、干渉計、および制御回路により制御される少なくとも１つの
ビーム操作組立体を含む干渉計システムである。ある実施形態の場合には、ビー
ム操作組立体は、干渉計内において、基準ビームおよび測定ビームのうちの少な
くとも一方をある方向に向ける干渉計の構成部材である。他の実施形態の場合に
は、ビーム操作組立体は、干渉計から独立していて、入力ビームを干渉計の方向
に向け、出力ビームを干渉計から他の方向に向ける。ビーム操作組立体は、測定
対象物の角度方位または位置の変更の望ましくない結果を最低限度に抑えるため
に、入力ビーム、出力ビーム、基準ビームおよび測定ビームの１つまたはそれ以
上の方向を変える。
【００５４】 最初に、本発明の４つの実施形態について説明するが、これらの実施形態は、
比較的少数の構成部材を含み、ビームは１つの平面内だけを伝播する。しかし、
これらの実施形態は、以下に記載する他の実施形態のところで説明する本発明の
重要な機能をはっきりと示している。
【００５５】 図１５ａは、本発明のある実施形態の略図である。干渉計１５１０の偏向ビー
ム・スプリッタ１５１２は、レーザ・ソース（図示せず）から入力ビーム１５１
４を受信し、この入力ビーム１５１４を基準ビーム１５１６（点線）および測定
ビーム１５１８（実線）に分離する。これらのビームは、相互に直角に直線的に
偏向される。偏向ビーム・スプリッタ１５１２は、図１５の平面、および偏向イ
ンターフェース１５６２を通して送られるビームを反射するための背面反射面１
５６４に対して直角な偏向を持つビームを反射するための偏向インターフェース
１５６２を含む。
【００５６】 上記実施形態の場合には、直角に偏向した基準ビームおよび測定ビームは、例
えば、ジーメン分割、音響光学変調、または入力ビーム１５１４の成分として、
干渉計１５１０に入る前に、レーザに対して内側の複屈折素子を使用することに
より相互に周波数シフトされる。異なる周波数により、干渉計システムは、ヘテ
ロダインの干渉信号を発生することができる。上記実施形態は、ヘテロダイン・
システムであるが、本発明は、基準ビームおよび測定ビームが同じ周波数を持つ
ホモダイン・システムで使用できるように容易に適合させることができる。
【００５７】 偏向ビーム・スプリッタ１５１２は、測定ビーム１５１８をビーム操作組立体
１５２０の方に向ける。このビーム操作組立体１５２０は、ビーム操作ミラー１
５２２、および一組の圧電トランスジューサ１５２４および１５２６を含む。上
記トランスジューサは、サーボ・コントローラ１５３０からの信号１５２８に応
じて、ビーム操作ミラーの向きを変える湾曲部によりビーム操作ミラー１５２２
に接続している。ビーム操作組立体は、ビーム操作ミラー１５２２の方向、およ
び／または位置の変化を測定するためのキャパシタンス・ゲージを含むことがで
きる。また、キャパシタンス・ゲージは、圧電トランスジューサ１５２４および
１５２６の特性を測定および／またはモニタするために使用することもできる。
【００５８】 ビーム操作組立体１５２０は、基準逆リフレクタ１５３２を通して、測定ビー
ムの向きを変える。基準逆リフレクタ１５３２は、頂部が切断されていて、その
結果、逆リフレクタ１５３２の中心を通るビームは、逆反射されないで、ほぼ垂
直に入射し、ステージ・ミラー１５３４、すなわち、測定対象物に接触する。そ
の後で、ステージ・ミラー１５３４は測定ビームはもとの方向に反射し、この測
定ビームは、その経路を逆に通って、ビーム操作組立体１５２０および偏向ビー
ム・スプリッタ１５１２に戻る。測定ビームは、４分の１波長板１５３６を２回
通るが、この４分の１波長板１５３６は、ビーム操作組立体１５２０と偏向ビー
ム・スプリッタ１５１２との間に位置していて、測定ビームの直線的な偏向を９
０度だけ回転する。
【００５９】 偏向ビーム・スプリッタ１５１２は、基準ビーム１５１６の向きをビーム操作
組立体１５２０の方向に変え、ビーム操作組立体１５２０は、基準ビームを基準
逆リフレクタ１５３２の方向に変える。基準逆リフレクタは、その後で、基準ビ
ームの方向を元のビーム操作組立体１５２０の方向、および偏向ビーム・スプリ
ッタ１５１２の方向に変える。基準ビームは、また、４分の１波長板１５３６を
２回通過するが、この４分の１波長板１５３６は、基準ビームの直線的な偏向を
９０度だけ回転させる。
【００６０】 偏向ビーム・スプリッタ１５１２は、その後で、偏向回転基準ビームおよび測
定ビームを再結合して、重畳している出口基準ビームおよび測定ビームを形成し
、上記ビームは、出力ビーム１５４０を形成する。ビーム・スプリッタ１５４２
は、出力ビーム１５４０の一部を検出システム１５４４に送り、この検出システ
ムは、出口基準ビームおよび測定ビームの伝播方向の差を測定する。検出システ
ムは、サーボ・コントローラ１５３０に、上記すべての差を示すエラー信号１５
５０を送り、上記サーボ・コントローラは、上記エラー信号に応じて、ビーム操
作組立体１５２０に信号１５２８を送る。ビーム操作組立体１５２０は、信号１
５２８に応じて、好適には、基準逆リフレクタ１５３２のノード点付近で、ビー
ム操作ミラー１５２２の向きを変化させ、基準ビームによる横剪断効果をかなり
低減する、基準逆リフレクタ１５３２のノード点付近で、ビーム操作ミラー１５
２２の向きを変化させる。
【００６１】 別の方法としては、入力ビーム１５１４の方向が一定である場合には、検出器
システム１５４４は、検出器システムの基準位置からの出口測定ビームの位置の
差を測定し、上記位置の差を示すエラー信号１５５０を発生することができる。
出口測定ビームの位置の差は、出力ビーム１５４０の出口測定ビーム成分の伝播
の方向が変化したことによるものである。例えば、基準位置は、ステージ・ミラ
ー１５３４から逆反射する、すなわち、垂直な入射角でステージ・ミラーに接触
する、測定ビームに対応する検出器システムの出口測定ビームの位置であっても
よい。上記ステージ・ミラー１５３４は、公称ゼロ位置にある。他の実施形態の
場合には、検出器システムは、出口基準ビームおよび測定ビームの方向および位
置を決定することができ、上記情報に基づいて、エラー信号を発生することがで
きる複数の検出器を含むことができる。
【００６２】 ステージ・ミラー１５３４の角度方位を偏向すると、測定ビームの向きおよび
以降の出口測定ビームの向きが変わる。それにより、検出器システム１５４４は
、エラー信号１５５０を発生する。サーボ・コントローラ１５３０は、エラー信
号に応答して、例えば、ステージ・ミラーへの測定ビームの入射角を垂直にする
ことによりエラー信号を最小限度に小さくするために、ビーム操作組立体１５２
０にビーム操作ミラー１５２２の方向を変更させる。その結果、出口基準ビーム
および測定ビームは、相互にほぼ平行状態を維持し、出口測定ビームの位置は、
ステージ・ミラーの角度方位が変化しても、ほぼ一定で変化しない。さらに、ビ
ーム操作組立体１５２０は、基準ビームおよび測定ビームの方向を、それぞれ２
回再度変更するので、ビーム操作ミラー１５２２の反射面に対して垂直な方向に
おけるビーム操作ミラー１５２２の並進の際に、基準ビームと測定ビームとの間
の相対的光学的経路の長さは一次のままで変化しない。さらに、測定ビームが、
垂直な入射角でステージ・ミラーの方向に向けられた場合であって、測定ビーム
および基準ビームの経路がほぼ同じ中心軌跡を持っている場合には、（ステージ
・ミラー上の測定ビーム点の中心の周囲で）ステージ・ミラーの角度方位がどの
ように変化しても、また、ビーム操作素子の対応する変化がどのようなものであ
っても、基準ビームと測定ビームとの間の光学的経路の相対的長さは一次のまま
で変化しない。
【００６３】 偏向装置１５４５を通りビーム・スプリッタ１５４２を通過した後で、出口ビ
ーム１５４０の残りの部分は、混合ビーム１５４６を形成するために、出口基準
ビームの偏向と測定ビームの偏向とを混合する。信号処理システム１５４８は、
例えば、光電検出により電気干渉信号または電気ヘテロダイン信号を発生するた
めに、混合ビームの輝度を測定し、電気ヘテロダイン信号の位相を抽出し、その
位相から基準ビームの経路と測定ビームの経路との間の光学的経路の長さの差を
測定する。
【００６４】 他の実施形態の場合には、検出器システム１５４４は、ステージ・ミラー１５
３４の方向に向けられた追加の光ビーム（図示せず）からなる１つの独立感知シ
ステム（図示せず）の一部であってもよい。上記の１つの独立感知システムは、
追加の光ビームを使用してステージ・ミラー１５３４の絶対的および相対的角度
方位を測定し、方位を示す測定信号をサーボ・コントローラ１５３０に送る。図
１５ａの実施形態の場合のように、サーボ・コントローラ１５３０は、検出器シ
ステムからの信号に基づいて、ビーム操作組立体１５２０を制御する。さらに、
それぞれが、測定ビームを測定対象物の方向に向ける複数の干渉計システムを含
む実施形態の場合には、各干渉計システムのビーム操作組立体の制御を案内する
ために、それぞれ、１つの角度感知システムを使用することができる。
【００６５】 図１５ａの実施形態に類似の他の実施形態の場合には、偏向ビーム・スプリッ
タ１５１２およびビーム操作組立体１５２０は、図１５ｂの偏向ビーム・スプリ
ッタ、およびビーム操作組立体１５６０により示すように、単一のユニットに結
合されている。この変形例の場合には、トランスジューサ１５２４および１５２
６は、湾曲部を通して偏向ビーム・スプリッタ１５１２に直接接続している。そ
の結果、サーボ・コントローラ１５３０は、トランスジューサ１５２４および１
５２６を通して偏向インターフェース１５６２および偏向ビーム・スプリッタ１
５１２の逆反射面１５６４の向きを変えて、基準ビームおよび測定ビームを、そ
れぞれ、基準逆リフレクタ１５３２およびステージ・ミラー１５３４の方向に向
ける。４分の１波長板１５３６は、基準逆リフレクタ１５３２とビーム操作組立
体１５６０との間に位置する。この実施形態の他の特徴は、図１５ａの実施形態
の特徴と同じものであり、同じ参照番号がつけてある。
【００６６】 図１５ａおよび図１５ｃに示す他の実施形態の場合には、入力ビーム１５１４
は、最初、ビーム操作組立体１５２０に接触し、このビーム操作組立体は、入力
ビームを干渉計１５７０の方向に向ける。この実施形態の場合には、干渉計は、
偏向ビーム・スプリッタ１５１２、４分の１波長板１５３６、および基準逆リフ
レクタ１５３２を含むが、ビーム操作組立体１５２０を含んでいない。ビーム操
作組立体１５２０は、干渉計の外部に位置する。図１５ｂの実施形態の場合のよ
うに、偏向ビーム・スプリッタ１５１２は、基準ビームおよび測定ビームを、そ
れぞれ、基準逆リフレクタ１５３２およびステージ・ミラー１５３４の方向に向
け、出力ビーム１５４０の成分である重畳出口基準ビームおよび測定ビームを形
成するために、反射した基準ビームおよび測定ビームを再結合させる。ビーム操
作組立体１５２０は、その後で、図１５ａの実施形態におけるように、出力ビー
ム１５４０を受信し、この出力ビームを検出器システム１５４４および信号処理
システム１５４８に送る。
【００６７】 図１５ａの実施形態におけるように、図１５ｃのサーボ・コントローラ１５３
０は、検出器システム１５４４が発生するエラー信号を最小限度に小さくするた
めに、組立体１５２０のビーム操作ミラー１５２２の方向を変える。そうするた
めに、サーボ・コントローラ１５３０は、測定ビームが、ステージ・ミラーの角
度方位のある範囲内で、垂直な入射角でステージ・ミラー１５３４に接触するよ
うに、入力ビームを干渉計１５７０の方向へ向けるように、ビーム操作ミラー１
５２２の方向を変える。ビーム操作組立体１５２０は、信号１５２８に応じて、
好適には、基準逆リフレクタ１５３２のノード点を中心にしてビーム操作ミラー
１５２２の方向を変え、基準逆リフレクタ１５３２のノード点を中心にしてビー
ム操作ミラー１５２２の方向を変えて、基準ビームに対する横方向の剪断効果（
横方向の変位）をかなり低減することが好ましい。その結果、出力ビームを形成
する出口測定ビームおよび基準ビームが、干渉計からほぼ平行に出力される。入
力ビームの方向を変えるビーム操作組立体により干渉計から出力される出力ビー
ムの方向の変化は、出力ビームがビーム操作組立体に接触する際に補償される。
上記ビーム操作組立体は、出力ビームを検出器システム１５４４および信号処理
システム１５４８に送る。
【００６８】 図１５ａの実施形態類似の図１５ｄの他の実施形態の場合には、干渉計システ
ムは、１つの入力ビームを基準ビームおよび測定ビームに分離するのではなく、
基準ビームおよび測定ビームを定義するために、一組の空間的に分離している入
力ビームを受信する。この実施形態の場合には、干渉計１５８０は、相互に直角
に偏向された空間的に分離している入力ビーム１５８２および１５８４を受信し
、偏向ビーム・スプリッタ１５８６は、基準ビーム１５１６、および測定ビーム
１５１８を定義するために、異なる経路に沿って受信した入力ビームの方向を変
える。偏向ビーム・スプリッタ１５８６に入る前に、入力ビームの位置が、非偏
向ビーム・スプリッタ１５８８により取り出され、基準位相検出器１５９０に送
られる。基準位相検出器は、入力ビームを光学的に混合するための、光学系、お
よび混合ビームの相対的光学的位相を測定するための電子回路を含む。基準位相
検出器１５９０は、基準ビームの経路と測定ビームの経路との間の光学的経路の
長さの差を測定するために、信号１５９２を使用する信号処理システム１５４８
へ干渉計１５８０が入った場合に、入力ビーム１５８２と１５８４との間の相対
的位相差を示す基準位相信号１５９２を送る。
【００６９】 図１５ｄの実施形態の残りの部分は、出力ビーム１５４０を形成するために、
基準ビーム１５１６と測定ビーム１５１８を再結合する偏向ビーム・スプリッタ
１５８６を含む、図１５ａの説明と同じものである。図１５ｄの実施形態、およ
び基準ビームおよび測定ビームを定義するために、干渉計が、空間的に分離して
いる入力ビームを受信する他の実施形態は、基準ビームおよび測定ビームが相互
に重畳する干渉計の光学系内の経路を短縮する。このような経路の短縮により、
システム１５４８により測定されたヘテロダイン信号で、反復エラーを起こす恐
れがある基準ビームおよび測定ビームの間の偏向混合が低減する。このような反
復エラーを記載している参考文献としては、例えば、１９８６年発行のＡｐｐｌ
．Ｏｐｔ．２６号、２６７６〜２６８１ページ掲載のＮ．ボブロフの論文を参照
されたい。また、ビーム操作組立体が、干渉計の外部に設置されている、図１５
ｃの実施形態のような他の実施形態の場合には、ビーム操作ミラーは、基準ビー
ムおよび測定ビームを定義するために、空間的に分離している入力ビームを干渉
計に送ることができる。
【００７０】 上記の図１５ａ−図１５ｄのシステム固有のコンセプトは、他の用途にも適用
することができる。例えば、他の実施形態は、複数の次元に沿って、測定の角度
方位および位置の変化をアドレスすることができる。また、他の実施形態は、干
渉信号を形成するために、出口基準ビームおよび出口測定ビームが混合された場
合に、出口基準ビームの横方向の空間的なプロファイルが確実に出口測定ビーム
に対して倒立しないようにすることができる。また、他の実施形態は、追加のビ
ーム操作組立体を含むことができる。このような他の実施形態については以下に
説明する。
【００７１】 通常、これらの実施形態は、対象物の方向からほぼ独立していて、また対象物
の横方向の変位からほぼ独立している対象物の直線的な変位を測定し、モニタす
るための装置および方法に関する。この場合、横方向への変位は、直線的変位に
対して垂直である。重要な用途の一例としては、１つ、２つまたは３つの直角次
元でのステッピングおよび／または走査を行う石版印刷ツールでの、１つまたは
それ以上のステージの所与の次元および位置に沿って測定およびモニタを行うた
めの干渉計システムの使用がある。
【００７２】 下記の実施形態は、１台の干渉計、および干渉計の構成部材であってもよいし
、干渉計から独立しているものであってもよい、少なくとも１つのビーム操作組
立体を備える。上記実施形態は、通常、これらの分類の中の１つに分類される。
第１の分類の場合には、ビーム操作組立体は、測定ビームおよび基準ビーム両方
の成分を送るためのものである。第２の分類の場合には、ビーム操作組立体は、
測定成分を伝送するが、基準ビームは伝送しない。第３の分類の場合には、ビー
ム操作組立体は、入力ビームを干渉計に送信し、干渉計から出口ビームを伝送す
る。
【００７３】 各分類においては、干渉計システムは、２つの異なる動作モードの一方または
両方で機能することができる。第１の動作モードは、測定対象物の角度方位の変
化による測定ビームまたは出口測定ビームの方向の変化を補償するためのもので
ある。角度方位の変化は、例えば、ピッチおよびヨーの変化のように、１つまた
はそれ以上の方向に沿って発生する場合がある。動作の第２のモードは、測定対
象物の位置の変化による測定ビームまたは出口測定ビームの横方向の位置の変化
を補償する。位置の変化は、任意の２つの横方向に沿って、すなわち、測定が行
われている変位に直角な方向、および縦方向、すなわち、測定中の変位に沿った
方向に沿って発生する場合がある。
【００７４】 特定の干渉計システムに対する動作モードは、測定対象物の反射特性により異
なる。例えば、測定ビームが平らなミラーから反射した場合には、ミラーの平面
内の２つの直交軸を中心とする平面ミラーの角度方位が変化すると、２つの軸に
対する反射測定ビームの方向が変化する。しかし、これら２つの軸の一方に沿っ
て平面ミラーが並進しても、反射測定ビームの方向または横方向の位置は影響を
受けない。それ故、測定ビームが、測定対象物の平面ミラーから反射する用途の
場合には、システムは、通常、第１のモードで動作する。
【００７５】 異なる例の場合には、測定ビームが逆リフレクタから反射する場合、反射測定
ビームの方向は、測定対象物の角度方位または位置が変化しても影響を受けない
。しかし、入射測定ビームに直角な方向に沿って逆リフレクタが並進すると、反
射測定ビームの横方向の位置が変化する。それ故、測定ビームが、所与の面内に
おいて、測定対象物から逆反射する用途の場合であって、システムは、その平面
内における入射測定ビームに直角に測定対象物が並進する場合には、通常、第２
のモードで動作する。
【００７６】 当業者であれば理解できると思うが、測定対象物が、測定ビームを反射するた
めのダハプリズムを含む構成の場合には、上記２つの例の機能が結合される。そ
のような構成の場合には、システムは、第１のモードおよび第２のモードの両方
で動作する。
【００７７】 システムは、また、測定対象物が、測定ビームを反射するための平面ミラーを
含み、測定ビームが、垂直でない入射角で平面ミラーに入射する構成の場合には
、第１のモードおよび第２のモードの両方で動作する。このような構成の場合、
測定対象物が縦方向に並進すると、反射測定ビームの横方向の位置が変化し、測
定対象物の角度方位が変化すると、反射測定ビームの方向が変化する。
【００７８】 干渉計システムの実施形態は、また、測定対象物に対して、測定ビームの１つ
または複数の経路を含むことができる。経路が一本のシステムの場合には、測定
対象物の角度方位または位置が変化すると、出口測定ビームの方向または横方向
の位置が変化する。検出器システムが検出したように、出口測定ビームが変化す
ると、ビーム操作組立体を制御するために使用するエラー信号に対してバイアス
が掛かる。ある種の複数の経路を含む配置の場合には、測定対象物の角度方位ま
たは位置が変化しても、出口測定ビームの方向および／または横方向の位置は変
化しないが、干渉計内の測定ビームの方向および／または横方向の位置は変化す
る。干渉計内での測定ビームの方向および／または横方向の位置の変化を補償す
るために、干渉計システムのある種の実施形態は、奇数回、測定対象物に測定ビ
ームが入射した後で、測定ビームから中間ビームを除去する。検出器システムに
より検出された中間ビームの方向および／または位置は、ビーム操作組立体を制
御するために使用されるエラー信号に対しバイアスを掛ける。
【００７９】 本発明の各実施形態の場合には、干渉計および少なくとも１つのビーム操作組
立体は、１つのユニットとして、少なくとも１つのビーム操作組立体のいくつか
の光学的素子が変位しても、測定ビームと基準ビームの光学的経路の長さの間の
差に少なくとも一次の影響を与えないように構成される。第１の動作モードの場
合には、干渉計および少なくとも１つのビーム操作組立体は、測定対象物および
／または１つのユニットとしてのビーム操作組立体のいくつかの光学的素子の方
向の変化が、実質的に、測定ビームおよび基準ビームの光学的経路の長さの間の
差に、少なくとも一次の影響を与えないように構成される。第２の動作モードの
場合には、干渉計および少なくとも１つのビーム操作組立体は、直線的変位に直
角な測定対象物の位置の変化が、実質的に、測定ビームおよび基準ビームの光学
的経路の長さの間の差に、少なくとも一次の影響を与えないように構成される。
【００８０】 図１ａ−図１ｆは、測定対象物の方向からほぼ独立していて、また対測定象物
の横方向の変位からほぼ独立している対象物の直線的な変位を測定するための、
本発明の第１の実施形態の略図である。上記横方向の変位は、上記直線的変位に
対して直角である。上記第１の実施形態は、第１の分類の実施形態に含まれるも
ので、２つの直交軸を中心とする測定対象物の方向の変化に対して、第１の動作
モードで動作する本発明のその変形例を示す。
【００８１】 第１の実施形態は、光ビーム１１０、ビーム操作組立体、第１および第２のビ
ーム分割組立体、逆リフレクタ１７２、１つの反射面を備える測定対象物ミラー
１７０、および１つの反射面を備える基準ビーム・ミラー１７８を備える。プリ
ズム１５０およびひし形のプリズム１５４は、図１ａに示す第１のビーム分割組
立体を備える。この場合、インターフェース１５２は、偏向ビーム分割インター
フェースであり、面１５６は、リフレクタである。菱形のプリズム１６０、プリ
ズム１６６および１８６、およびドーブプリズム１８２は、図１ｂの第２のビー
ム分割組立体を備える。この場合、インターフェース１６２はリフレクタであり
、インターフェース面１６４および１７４は、偏向ビーム分割インターフェース
、すなわち、非ビーム分割インターフェースのインターフェース面１８４であり
、図１ｂに点線で示すインターフェース面１８０は、反射防止コーティングが行
われている。
【００８２】 第１の実施形態は、ヘテロダイン干渉計システムとして使用することができる
。（図１ａ−図１ｆに図示していない）ソースは、第１の実施形態に対して異な
る周波数の２つの直交する偏向成分からなる入口ビーム１１０を供給する。
【００８３】 レーザのような光源としては、種々の周波数変調装置および／またはレーザの
中の任意のものを使用することができる。例えば、レーザとしては、当業者であ
れば周知の従来の種々の技術のうちの任意の技術で安定化した、例えば、ＨｅＮ
ｅのようなガス・レーザを使用することができる。例えば、（１９８０年の）応
用光学、１９巻、３１７３〜３１７７ページ掲載の、Ｔ．ボエル他の「０．６３
３ミクロンのＨｅＮｅ縦方向ジーマン・レーザの周波数安定」；１９７５年６月
１０日付のバーグワルド他の米国特許第３，８８９，２０７号；および１９７２
年５月９に日付のサンドストーム他の米国特許第３，６６２，２７９号を参照さ
れたい。別の方法としては、レーザとして、当業者であれば周知の種々の従来技
術の中の１つの安定化ダイオード・レーザ周波数を使用することができる。例え
ば、（１９８０年の）電子レター、１６巻、１７９〜１８１ページ掲載の、Ｔ．
大越、Ｋ．菊池の「ヘテロダイン・タイプの光通信システム用の半導体レーザの
周波数安定」、および（１９８３年の）ＩＥＥＥジャーナル、量子エレクトロニ
クス、ＱＥ−１９、１５１４〜１５１９ページ掲載の、Ｓ．山口、およびＭ．鈴
木の「クリプトンのオプトガルバニック効果の使用によるＡｌＧａＡｓ半導体レ
ーザの周波数および電力の同時安定」を参照されたい。
【００８４】 下記の技術の中の１つにより、２つの光学的周波数を発生することができる。
すなわち、（１）ジーマン分割レーザの使用。例えば、１９６９年７月２９日付
の、バーグレイ他の米国特許第３，４５８，２５９号；（１９６８年８月付の）
Ｎｅｄ．ｔ．Ｎａｔｕｕｒｋ、３４巻、２２５〜２３２ページ掲載の、「ガスレ
ーザによる干渉計」；１９７２年４月１８日付の、バーグレイ他の米国特許第３
，６５６，８５３号；および（１９８４年の）精密エンジニアリング、６（２）
巻、８７〜９４ページ掲載の、Ｈ．松本の「安定化レーザを使用する最近の干渉
計による測定」を参照されたい。（２）一組の音響光学ブラッグ・セルの使用、
例えば、（１９７９年の）応用光学、１８（２）巻、２１９〜２２４ページ掲載
の、Ｙ．大塚、Ｋ．伊藤の「低い周波数帯での小さな変位を測定する際の２つの
周波数レーザ干渉計」；（１９８３年の）応用光学２２（１４）巻、２１４１〜
２１５１ページ掲載の、Ｎ．マシエ他の「６４チャネルのヘテロダイン干渉計を
備えるレーザの流れフィールドの測定」；（１９８４年の）光学およびレーザ技
術、１６巻、２５〜２９ページ掲載の、Ｙ．大塚、およびＭ．坪川の「小さな変
位を測定するための動的な２つの周波数の干渉計」；Ｈ．松本のｏｐ ｃｉｔ；
１９９６年１月１６日付の、ダークセン他の米国特許第５，４８５，２７２号；
（１９９６年の）光学エンジニアリング、３５（４）巻、９２０〜９２５ページ
掲載の、Ｎ．Ａ．リザおよびＭ．Ｍ．Ｋ．ハウラダの「同調可能な低周波信号の
発生および制御用の音響光学システム」参照。；（３）単一の音響光学ブラッグ
・セルの使用。例えば、１９８７年８月４日付の、Ｇ．Ｅ．ソマグレンの共通所
有の米国特許第４，６８４，８２８号；１９８７年８月１８日付の、Ｇ．Ｅ．ソ
マグレンの共通所有の米国特許第４，６８７，９５８号；Ｐ．ダークセン他のｏ
ｐ ｃｉｔ参照。（４）ランダムに偏向したＨｅＮｅレーザの２つの縦方向モー
ドの使用。例えば、（１９７８年の）応用光学１７（１８）巻、２９２４〜２９
２９ページ掲載の、Ｊ．Ｂ．ファーグソンおよびＲ．Ｈ．モリスの「６３２８オ
ングストロームのＨｅＮｅレーザの単一モード崩壊」、または（５）レーザ内部
への複屈折素子の使用。（１９６５年の）応用光学、４（１）巻、１４２〜１４
３掲載の、Ｖ．イブツホフおよびＡ．Ｅ．ジーグマンの「レーザ凹部において軸
方向に均一なエネルギー密度を入手するための“捻りモード”技術」を参照され
たい。
【００８５】 ビーム源１１０として使用される特定のデバイスは、ビーム１１０の直径およ
びダイバージェンスを測定する。例えば、ダイオード・レーザのようなある種の
ソースの場合には、後続の素子に対して適している直径およびダイバージェンス
を持つビーム１１０を供給するために、従来の顕微鏡対象レンズのような従来の
ビーム成形光学系を使用する必要がある可能性が高い。ソースがＨｅＮｅレーザ
である場合には、ビーム成形光学系を必要としない。
【００８６】 ビーム１１０は、図１ａに示すように、第１のビーム分割組立体に入射するが
、その場合、ビームの一部は、インターフェース１５２により伝送され、測定ビ
ーム１１１として面１５６により反射される。ビーム１１１は、図１ａの平面に
より偏向される。ビーム１１０の第２の部分は、図１ａの平面に直角に偏向され
た基準ビームとしてインターフェース１５２により反射される。
【００８７】 ビーム１１１は、ビーム操作素子１５８（図１ａ参照）に入り、ビーム１１３
（図１ｂ参照）としてビーム操作素子１５８から出力される。この場合、ビーム
１１３は、ビーム１１１から横方向にずれていて、ビーム１１１の伝播方向とは
名目上反対方向に伝播する。図１ｂの平面内へのビーム１１１３およびビーム１
１１の投影は重畳する。ビーム操作素子１５８においては、ビーム１１１は、例
えば、全内反射により、各インターフェース１５８Ａ、１５８Ｂおよび１５８Ｃ
（また図１ａの干渉計の端面図を示し、ビーム操作素子１５８内の基準ビーム１
１２の経路を示す図１ｃ参照）により順次反射される。測定ビームの方向を変え
るビーム操作組立体は、ビーム操作素子１５８および方向づけ／並進トランスジ
ューサ１５９を備える。方向づけ／並進トランスジューサ１５９は、好適には、
図１ｃの平面内の方向の変化に対して、干渉計１７２のノード点を中心にしてビ
ーム操作素子１５８の方向を変更し、および／またはビーム１１１の伝播の名目
上の方向において、ビーム操作素子１５８の位置を変更することが好ましい。こ
の場合、逆リフレクタ１７２のノード点を中心とするビーム操作素子１５８の方
向が変化すると、基準ビームが受ける横方向の剪断効果がかなり低減される。ビ
ーム操作素子１５８の方向は、電子信号１４０により制御され、ビーム操作素子
１５８の位置は、電子信号１４４を通して電子プロセッサおよびコンピュータ１
９４により制御される。
【００８８】 ビーム１１３は、図１ｂの第２のビーム操作組立体に入り、その内部で、イン
ターフェース１６２のところでビーム１１５として反射され、その後で、偏向ビ
ーム分割インターフェース１６４によりビーム１１７として送信される。図１ｂ
の平面内で偏光されたビーム１１７は、４分の１波長位相遅延板１６８により円
形に偏向されたビームとして伝送され、測定対象物ミラー１７０により反対方向
の円形偏向を含むビームとして反射され、位相遅延板１６８により図１ｂの平面
に直角に直線的に偏向されたビーム１１９として伝送される。ビーム１１９は、
第２のビーム分割組立体に入り、偏向ビーム分割インターフェース１６４により
ビーム１２１として反射される。
【００８９】 ビーム１２１は、第２のビーム分割組立体から出て、ビーム操作素子１５８（
図１ｂ参照）に入り、ビーム操作素子１５８からビーム１２３（図１ａ参照）と
して出力され、ビーム１２１の伝播方向とは名目上反対の方向に伝播する。ビー
ム１２３は、逆リフレクタ１７２（図１ａ参照）に入り、ビーム１２５（図１ｂ
参照）として逆反射される。図１ｄの場合には、ビーム１２３および１２５は、
それぞれ、逆リフレクタ１７２への入力ビームであり、また逆リフレクタ１７２
からの出力ビームである。
【００９０】 基準ビーム１１２は、ビーム操作素子１５８（図１ａ参照）に入り、ビーム操
作素子１５８からビーム１１４（図１ｂおよび図１ｃ参照）として出力され、ビ
ーム１１２の伝播方向とは名目上反対の方向に伝播する。ビーム１１４およびビ
ーム１１２の投影は、図１ａの平面内で重畳する。ビーム操作素子１５８を通る
ビーム１１１およびビーム１１２の経路の投影は、図１ｃの平面内で重畳する。
ビーム１１４は、逆リフレクタ１７２（図１ｂ参照）に入り、ビーム１１６（図
１ａ参照）として逆反射される。図１ｄの場合には、ビーム１１４および１１６
は、それぞれ、逆リフレクタ１７２への入力ビームであり、また逆リフレクタ１
７２からの出力ビームである。ビーム１１６は、ビーム操作素子１５８（図１ａ
参照）に入り、ビーム操作素子１５８からビーム１１８（図１ｂ参照）として出
力され、ビーム１１６の伝播方向とは名目上反対の方向に伝播する。
【００９１】 ビーム１１８は、第２のビーム操作組立体に入り、ビーム１１８の一部は、ビ
ーム１２０（図１ｂ参照）として偏向ビーム分割インターフェース１７４により
反射される。図１ｂの平面に直角に偏向されたビーム１２０は、４分の１波長位
相遅延板１７６により円形に偏向されたビームとして伝送され、基準ミラー１７
８により反対方向の円形偏向を含むビームとして反射され、その後で、図１ｂの
平面に直角に直線的に偏向されたビーム１２２として、４分の１波長位相遅延板
１７６により反射される。ビーム１２２は、第２のビーム分割組立体１２２に入
り、偏向ビーム分割インターフェース１７４により、ビーム１２４として伝送さ
れる。ビーム１２４は、反射防止コーティングされたインターフェース１８０に
よりビーム１２６として伝送される。
【００９２】 測定ビーム１２５は、図１ｂに示すように、第２のビーム分割組立体に入り、
ビーム１２５の第１の部分は、非偏向ビーム分割インターフェース１８４により
、第１の出力ビーム１２８の第１の成分として伝送される。ビーム１２６の第１
の部分は、非偏向ビーム分割インターフェース１８４により第１の出力ビーム１
２８の第２の成分として反射される。第１の出力ビーム１２８は、反射インター
フェース１６２により出力ビーム１３０として反射される。出力ビーム１３０は
、検出器１８８に入射し、それぞれ、２つの直交平面内の出力ビーム１３０内の
測定ビーム成分および基準ビーム成分の伝播方向内の任意の差に関連する２つの
成分を含む電気信号１４０を形成する。
【００９３】 ビーム１２５の第２の部分は、非偏向ビーム分割インターフェース１８４によ
り第２の出力ビーム１３２の第１の成分として反射される。ビーム１２６の第２
の部分は、非偏向ビーム分割インターフェース１８４により第２出力ビーム１３
２の第２の成分として伝送される。ビーム１３２は、混合光学的ビーム１３４を
形成するように配置された偏向装置１９０により伝送される。ビーム１３４は、
検出器１９２に入射し、混合ビーム１３４の測定ビーム成分および基準ビーム成
分に関連する電気信号１４２を発生する。電気信号１４２は、混合ビーム１３４
の測定ビーム成分および基準ビーム成分の位相差に関する情報を入手するための
以降の処理を行うために、電子プロセッサおよびコンピュータ１９４に伝送され
る。混合ビームの検出は、通常、光電検出により行われ、その目的は、その位相
が、測定ビームおよび基準ビームの光学的経路の長さの差に関連するヘテロダイ
ン信号を発生することである。ヘテロダイン信号の位相は、例えば、ヘテロダイ
ン信号のフーリエ変換またはヒルベルト変換により、電子プロセッサおよびコン
ピュータ１９４により判断することができる。
【００９４】 図１ｅは、検出器１８８の素子の略図である。ビーム１３０は、偏向インター
フェース１８８Ｂを含むプリズム１８８Ａおよび１８８Ｃを備える偏向ビーム・
スプリッタに入る。図１ｅの平面に直角に偏向された、ビーム１３０の測定ビー
ム成分は、偏向インターフェース１８８Ｂによりビーム１３０Ｍとして反射され
る。ビーム１３０Ｍは、レンズ１８８Ｄにより、カッド・セル検出器、二次元高
速ＣＣＤカメラ、または横方向効果ホトダイオードのような検出器１８８Ｅ上の
一点に焦点を結ぶ。二次元データアレイは、以降の処理のために、電子信号１４
０Ａとして電子プロセッサ１８８Ｈに伝送される。検出器１８８Ｅ上の点の位置
は、ビーム１３０Ｍの横方向の剪断により影響を受けないが、伝播ビーム１３０
Ｍの方向が変化すると、検出器１８８Ｅ上の点の位置が移動する。それ故、電子
信号は、ビーム１３０Ｍの伝播の方向に関する情報を含む。
【００９５】 図１ｅの平面内で偏向されるビーム１３０の基準ビーム成分は、偏向インター
フェース１８８Ｂによりビーム１３０Ｒとして伝送される。ビーム１３０Ｒは、
レンズ１８８Ｆにより、カッド・セル検出器、二次元高速ＣＣＤカメラ、または
横方向効果ホトダイオードのような第２の検出器１８８Ｇ上の第２の点に焦点を
結ぶ。二次元データアレイは、以降の処理のために、電子信号１４０Ｂとして電
子プロセッサ１８８Ｅに伝送される。検出器１８８Ｇ上の第２の点の位置は、ビ
ーム１３０Ｒの横方向の剪断により影響を受けないが、伝播ビーム１３０Ｒの方
向が変化すると、検出器１８８Ｇ上の第２の点の位置が移動する。それ故、電子
信号１３０Ｒは、ビーム１３０Ｒの伝播の方向に関する情報を含む。
【００９６】 電子プロセッサ１８８Ｈは、２つの電子信号１４０Ｃおよび１４０Ｄを発生す
るために、電子信号１４０Ａおよび１４０Ｂを処理する。この場合、２つの電子
信号１４０Ｃおよび１４０Ｄは、２つの直交する平面内の測定ビーム成分および
基準ビーム成分１３０の伝播方向の差に比例する。電子信号１４０Ｃおよび１４
０Ｄは、電子信号１４０を含む。
【００９７】 電子信号１４０は、方向づけ／並進トランスジューサ１５９に伝送される。信
号１４０を内蔵している情報は、２つの直交軸を中心とする測定対象物ミラー１
７０の方向が変化しても、測定ビーム１２３の伝播方向が、２つの次元において
、ほぼ一定に維持されるように方向づけ／並進トランスジューサ１５９により、
ビーム操作ミラー１５８の方向を変化するために、サーボ・システムでエラー信
号として使用される。ビーム操作素子１５８による測定ビームの第１の方向転換
の位置から測定対象物ミラー１７０までの測定ビームの物理的経路の長さが、測
定対象物ミラー１７０から、ビーム操作素子１５８による測定ビームの第２の方
向転換の位置までの測定ビームの物理的経路の長さと等しいという条件のもとで
は、測定対象物ミラー１７０の方向に変化が、ビーム操作素子１５８の方向の変
化により補償される場合には、ビーム操作素子１５８のところで、ビーム１２３
の横方向の剪断は発生しない。物理的経路の長さのこの条件は、第１の実施形態
の条件として参照される。
【００９８】 第１の実施形態の条件を満たせば、測定対象物ミラー１７０の方向の変化が、
ビーム操作素子１５８の方向の変化により補償される場合には、ビーム操作素子
１５８のところで、測定ビーム１２３の横方向の剪断は発生しない。しかし、測
定対象物ミラー１７０の方向の変化が、ビーム操作素子１５８の方向の変化によ
り補償される場合には、基準ビーム１２６の横方向の剪断が導入される。横方向
の剪断が、基準ビーム１２６内に導入されるが、横方向の剪断の大きさは、測定
対象物ミラーの方向の変化による従来技術の平面ミラー干渉計の測定ビーム成分
内に導入される横方向の剪断と比較した場合かなり低減する。低減係数は、干渉
計の測定脚部の物理的長さに対する基準脚部の物理的長さの比率に比例する。
【００９９】 ある種の最終的な使用の用途の場合には、１２３の伝播経路の方向に公称上平
行な方向にビーム操作素子１５８を並進させることが望ましい。ビーム操作素子
１５８に対するこのタイプの並進は、方向づけ／並進トランスジューサ１５９に
伝送される電気信号１４４を通して信号プロセッサおよびコンピュータ１９４に
より制御される。
【０１００】 本発明の調整可能な素子の能動的サーボ制御の使用により、測定対象物ミラー
１７０に対する測定ビームの一本の経路を使用して、測定対象物ミラー１７０に
対して正確な変位測定を行うことができる。ある相対的な精度で、第１の実施形
態の条件を満足する用途の場合には、本発明の技術を使用することにより、干渉
計の素子の横方向の剪断および補償してない分散特性による基準ビームの位相に
対する測定ビームの位相の測定対象物ミラー１７０の方向に依存するエラーを（
ある相対的な精度で）軽減する。
【０１０１】 第１の実施形態の干渉計およびビーム操作組立体は、ビーム操作素子１５８の
変位により、基準ビームの光学的経路の長さに対する測定ビームの光学的経路の
長さた、少なくとも１つの二次の影響を受けないように構成されている。この場
合、基準ビームおよび測定ビームの両方は、方向転換の度に、入射角がほぼ同一
のビーム操作素子１５８により２回方向転換されたその伝播方向を持つ。ビーム
操作素子１５８に入る基準ビームおよび測定ビームの経路の中心は、ほぼ同一の
広がりを持ち、ビーム操作素子１５８から出てくる基準ビームおよび測定ビーム
の経路の中心もほぼ同一の空間的広がりを持つ。基準ビームの光学的経路の長さ
に対する、また測定ビームの光学的経路の長さに対するビーム操作素子１５８の
変位の一組の低次の影響の一例は、ビーム操作素子１５８の変位の大きさにおい
て一次的なものであり、測定対象物ミラー１７０の方向の変化の大きさにおいて
一次的なものであり、干渉計の１つまたはそれ以上の面の図におけるある種の補
償してないエラーにおいて一次的なものである。
【０１０２】 干渉計およびビーム操作組立体は、（対象物ミラー上の測定ビーム点の中心を
中心とする）対象物ミラーの方向の変化および／またはビーム操作素子１５８の
方向の変化が、基準ビームの光学的経路の長さに対する測定ビームの光学的経路
の長さに一次の影響を与えないように構成されている。残りの二次の影響は、測
定ビームおよび基準ビームの経路の長さの差に比例し、測定ビーム点に対応する
方向を中心とする対象物ミラーの方向の角度の変化において二次的である係数に
比例する。二次的な影響の大きさは、複数の経路の配置に対する測定対象物への
測定ビームの一本の経路により低減する。
【０１０３】 図１ｆは、上記節で説明した二次的な効果を示す。図１ｆは、最初の角度方位
の場合に、対象物ミラーの第１のケースの場合の、および図１ｆの平面内での方
向の変化による測定対象物ミラー１７０の第２のケースの場合の測定ビームの等
価経路の略図である。図の場合、第２のケースの測定対象物ミラー１７０は、点
ａを中心にして、測定対象物ミラー１７０Ａは角度方位βだけ回転している。ケ
ース１の場合に干渉計により測定した距離は、点ａおよび点ｂの間の距離の二倍
である。点ａおよび点ｂの間の距離はａｂで示す。点ｂから点ｃまでの線は、サ
ーボ・システムにより制御されるビーム操作素子１５８の動作により、測定対象
物ミラー１７０Ａの面に対して直角である。それ故、ケース２の場合に、干渉計
により測定した距離は、点ｂと点ｃとの間の距離の二倍である。点ｂと点ｃとの
間の距離はｂｃで表わす。距離２ｂｃと距離ａｂとの間には、下記式の関係があ
る。
【０１０４】
【数１】 ２ｂｃ＝２ａｂｃｏｓβ （１） 式（１）のコサイン係数は、二次β、すなわち、β2 ／２である項によるもの
の数値とは異なる。
【０１０５】 第１の実施形態のもう１つの特徴は、測定ビームまたは基準ビーム、およびビ
ーム操作素子１５８から出力されるビームの伝播の公称上の方向のビーム操作素
子１５８の並進による少なくとも一次のビーム成分の横方向の剪断が発生しない
ことである。ビーム操作素子１５８に入るビーム、およびビーム操作素子１５８
から出力されるビームである基準ビームおよび測定ビームの伝播方向は、ほぼ平
行している。
【０１０６】 第１の実施形態の注目すべき特徴は、干渉計およびビーム操作組立体が、非倒
置タイプであること、すなわち、入力ビーム１１０の基準ビーム成分および測定
ビーム成分の波頭の振幅の対応する点が、出力ビーム１３０の基準ビーム成分お
よび測定ビーム成分、および出力ビーム１３２の基準ビーム成分および測定ビー
ム成分の波頭の振幅の実質的な重畳点をマップすることである。この後者の特徴
に関連するのは、ビーム１３０の基準ビーム成分および測定ビーム成分の間の角
度、およびビーム１３２の基準ビーム成分および測定ビーム成分との間の角度が
、入力ビーム１１０の伝播方向の変化により、一次およびそれより高次の影響を
受けないという付随する特徴である。
【０１０７】 当業者であれば、上記節で説明した上記の付随特徴により、入力ビーム１１０
の伝播方向が、本発明の精神または範囲から逸脱することなしに固定されている
場合には、検出器１８８が、第１の出力ビーム１３０の測定ビーム成分の１つま
たは２つの直角方向の、横方向の位置の変化を検出することによりサーボ・シス
テムでその機能を実行することができることを理解することができるだろう。あ
る平面内の特定のビームの伝播方向の変化の検出からある平面内の横方向の剪断
の検出へ、検出器１８８の特性を変更するために、特定のビームの一部を非偏向
ビーム・スプリッタにより取り出し、焦点レンズを通さないで、二重セル検出器
のような検出器に直接伝送される。上記二重セル検出器は、横方向の剪断を検出
する方向を向いている。二重セル検出器は、特定のビームの横方向の剪断を感知
するが、特定のビームの伝播方向の二重セル検出器のところでの変化は感知しな
い。特定のビームの２つの直交する平面内の、伝播方向の変化の検出から２つの
直交する平面内の横方向の剪断の検出へ、検出器１８８の特性を変更するために
、特定のビームは、焦点レンズを通さないで、カッド・セル検出器のような検出
器に直接伝送される。カッド・セル検出器は、特定のビームの横方向の剪断を感
知するが、特定のビームの伝播方向のカッド・セル検出器のところでの変化は感
知しない。
【０１０８】 さらに、当業者であれば、石版印刷ステッパ／スキャナへ第１の実施形態を適
用する場合、測定対象物ミラーをウェーハ・ステージに取り付けることができ、
基準ミラーをレンズ組立体に取り付けることができることを理解することができ
るだろう。上記レンズ組立体は、本発明の精神または範囲から逸脱することなし
に、列基準を形成するために、ウェーハ上に露出照射ビームの焦点を結ぶために
使用される。
【０１０９】 上記の他に第１の実施形態は、いくつかの利点を持つ。その中の１つの利点は
、測定ビームおよび基準ビーム用の経路が、高度に対称的であることである。こ
のことは、通常、測定ビーム経路の各セグメントに対して、測定対象物ミラー１
７０、および４分の１波長位相遅延板１６８の位置により定義される可変空気経
路を除いて、基準ビーム経路のほぼ平行な対応するセグメントが存在することを
意味する。さらに、空気内に位置する基準ビーム１１４の経路のあるセクション
をガラスで置き換えることにより（図１ｂ参照）、測定対象物ミラー１７０およ
び４分の１波長位相遅延板１６８の位置により、形成される可変空気経路だけを
除いて、同じ量のガラスおよび空気を通して測定ビームおよび基準ビームを通過
させることができる。このように対称になっているので、高い熱安定性および機
械的安定性が得られる。
【０１１０】 もう１つの利点は、測定ビームおよび基準ビームが、それぞれ、逆リフレクタ
１７２の表面を含む同じ平面から、第１のビーム分割組立体の菱形プリズム１５
４の面１５２および１５６、第２のビーム分割組立体のドーブプリズム１８２の
面１６２および１８４、および測定対象物ミラー１７０および基準ミラー１７８
を除いて、同じ回数反射することである。これにより、第１の実施形態の種々の
反射面の平行配置の要件が大幅に緩和される。
【０１１１】 もう１つの他の利点は、第１実施形態が、容易に製造できる光学的構成部材か
らなることである。逆リフレクタ１７２としては、中空でないまたは中空の通常
のタイプのものを使用することができる。第１および第２のビーム分割組立体は
、通常の直角プリズム、ドーブプリズム、および菱形プリズムから作ることがで
きる。ビーム操作素子１５８は、不等辺四辺形の形をしていて、容易に作ること
ができ、中空でなくても中空であってもよい。不等辺四辺形のプリズムは、特に
、等辺プリズムの頭部を切除することにより作ることができる。
【０１１２】 他のもう１つの利点は、測定対象物ミラー１７０へのビームの、特に、スプリ
アス多重通過に関連するゴースト反射、すなわち、スプリアス反射の発生の可能
性が非常に少ないことである。この特徴により、本発明の装置により測定した測
定ビームおよび基準ビームの相対的位相内での反復エラー発生の可能性が低減す
る。反復エラーは、従来技術の平面ミラー干渉計の場合によく見受けられる。
【０１１３】 第１の実施形態のもう１つの利点は、ビーム操作素子１５８が、ビーム操作素
子１５８の方向の変化より小さい程度の反射ビームの楕円率内で変化を起こすこ
とである。測定ビームおよび基準ビームの間の測定した相対的位相差内の反復エ
ラーに対する効果は、通常、三次効果である。ある効果の一例としては、反復エ
ラーの初期値の大きさにおいては、一次効果であり、予め選択した方向について
の、ビーム操作素子１５８の方向の変化においては二次効果である。
【０１１４】 第１の実施形態のもう１つの特徴は、整合手順が簡単なことである。検出器１
８８に相対的角度検出器を設置した場合には、下記のように装置の整合が簡単に
なる。４分の１波長位相遅延板１６８と測定対象物ミラー１７０との間の測定ビ
ームを阻止することにより、電気エラー信号１８８は、すべての他の整合が正し
いものと仮定した場合、入口ビーム１１０の整合を表示する。すべての他の追加
の表示手段（図示せず）を使用して、この信号を観察することにより、入口ビー
ム１１０の最善の整合方法をについての情報を入手することができる。
【０１１５】 整合手順をさらに改善するために、第１および第２のビーム分割組立体の角度
方位および／または位置を調整することにより、第１の実施形態の装置を自動的
に整合するために、第１および第２のビーム分割組立体に、追加のサーボ制御、
および追加の方向づけ／並進トランスジューサ（図示せず）を設置することがで
きる。整合手順をさらに改善する別の方法としては、基準ミラー１７８の角度方
位を調整することにより、第１の実施形態の装置を自動的に整合させるために、
基準ミラー１７８に、追加のサーボ制御、および追加の方向づけトランスジュー
サ（図示せず）を設置することができる。
【０１１６】 そこを通して、ビームが伝送される第１実施形態の素子のすべての面は、干渉
計に対して高い伝送効率を維持するために、反射防止コーティングが行われる。 当業者であれば、最終的用途により、第１の実施形態を、本発明の範囲または
精神から逸脱することなしに、２つの直交する回転軸の代わりに、一本の回転軸
を中心にして測定対象物ミラーの回転の変化を補償するために、第１の実施形態
を実行することができることを理解することができるだろう。
【０１１７】 図２ａ−図２ｆは、対象物の方向からほぼ独立していて、また対象物の横方向
の変位からもほぼ独立している対象物の直線的な変位を測定するための、本発明
の第２の実施形態の略図である。上記横方向の変位は、直線的変位に直角である
。第２の実施形態は、第１の分類の実施形態に含まれるもので、２つの直交軸を
中心とする測定対象物の方向の変化に対して、第１の動作モードで動作するその
変形例を示す。第２の実施形態は、操作素子に関連するいくつかのステップにお
いて、ビーム識別およびビーム経路の動作のため、ビーム偏向コード化を使用す
る。一方、第１の実施形態は、操作素子に関連する他のいくつかのステップにお
いて、基準ビームおよび測定ビームの身元を継続的に追跡するために、ビームの
空間的な分離を使用する。
【０１１８】 第２の実施形態は、光ビーム２１０、ビーム操作素子２７０および方向づけ／
並進トランスジューサ２７１を備える光ビーム操作組立体、第１、第２、第３お
よび第４のビーム分割組立体ＢＡＳ１、ＢＡＳ２、ＢＡＳ３、およびＢＡＳ４、
逆リフレクタ２９３、１つの反射面を備える測定対象物ミラー２８４、および１
つの反射面を備える基準ビーム・ミラー２６５を備える。プリズム２５０、２５
４、２５８、２６２、２６７、２６９、２７２および２９６、２分の１位相遅延
板２６０および２９４、および第１のビーム分割組立体ＢＡＳ１を含む４分の１
波長位相遅延板２６８を備える。この場合、インターフェース面２５２、２５６
、２６６および２９８は、偏向ビーム分割インターフェースであり、面２６４お
よび２７４は、反射面（図２ｂ参照）である。プリズム２７６および２７７は、
第２のビーム分割組立体ＢＡＳ２を備える。この場合、インターフェース２８０
は、偏向ビーム分割インターフェースであり、面２７８は、反射面（図２ｅ参照
）である。プリズム２８６および２９２は、第３のビーム分割組立体ＢＡＳ３を
備える。この場合、インターフェース２８８は、偏向ビーム分割インターフェー
ス（図２ｄ参照）である。プリズム２５１および２５５は、第４のビーム分割組
立体ＢＡＳ４を備える。この場合、インターフェース２５３は、偏向ビーム分割
インターフェース（図２ａ参照）である。
【０１１９】 第２の実施形態は、ヘテロダイン干渉計システムとして使用することができる
。光ビーム２１０およびビーム・ソース２１０の説明は、第１の実施形態の光ビ
ーム１１０およびビーム・ソース１１０の対応する説明と同じものである。
【０１２０】 ビーム２１０は、図２ｂに示すように、ＢＡＳ１上に入射し、その場合、ビー
ム２１０の一部は、ビーム２１１として、インターフェース２５２により反射さ
れ、ビーム２１１は、インターフェース２５６により測定ビーム２１３として反
射される。ビーム２１３は、図２ｂの平面に直角に偏向される。ビーム２１０の
第２の部分は、インターフェース２５２により、図２ｂの平面内で偏向された基
準ビーム２１２として伝送される。
【０１２１】 ビーム２１３は、４分の１波長位相遅延板２６８により円形に偏向されたビー
ムとして伝送され、ビーム操作素子２７０により反対方向の円形偏向を含むビー
ムとして反射され、その後で、４分の１波長位相遅延板２６８により、図２ａの
平面内で直線的に偏向されたビーム２１５（図２ｂ参照）として伝送される。ビ
ーム操作素子２７０は、１つの反射面からなる。ビーム２１５は、偏向インター
フェース２５６により、ＢＡＳ１のビーム２１７として伝送される。ビーム２１
７は、反射インターフェース２７４により反射され、ＢＡＳ１からビーム２１９
として出力される。
【０１２２】 ビーム２１９は、ＢＡＳ２（図２ｅ参照）に入り、反射面２７８によりビーム
２２１として反射され、ビーム２２１は、偏向ビーム分割インターフェース２８
０により、ビーム２２３として反射される。
【０１２３】 図２ｅの平面に直角に偏向されているビーム２２３は、４分の１波長位相遅延
板２８２により円形に偏向されたビームとして伝送され、測定対象物ミラー２８
４により反対方向の円形偏向を含むビームとして反射され、その後で、４分の１
波長位相遅延板２８２により、図２ｅの平面内で直線的に偏向され、図２ａの平
面に直角なビーム２２５として伝送される。
【０１２４】 ビーム２２５は、ＢＡＳ２に入り、偏向ビーム分割インターフェース２８０に
より、ビーム２２７として伝送される。ビーム２２７は、ＢＡＳ２から出て、Ｂ
ＡＳ３（図２ｄ参照）に入り、偏向ビーム分割インターフェース２８８により、
ビーム２２９として反射される。図２ｄの平面に直角に偏向されているビーム２
２９は、４分の１波長位相遅延板２９０により、円形に偏向されたビームとして
伝送され、ビーム操作ミラー２７０により反対方向の円形偏向を含むビームとし
て反射され、その後で、４分の１波長位相遅延板２９０により、図２ｄの平面内
で直線的に偏向されたビーム２３１として伝送される。ビーム２３１は、偏向ビ
ーム分割インターフェース２８８によりビーム２３３として伝送される。
【０１２５】 ビーム２３３は、逆リフレクタ２９３（図２ｄ参照）に入り、ビーム２３５（
図２ａ参照）として逆方向に反射される。図２ｆの場合には、ビーム２３３およ
び２３５は、それぞれ、逆リフレクタ２９３に入るビームであり、また逆リフレ
クタ２９３から出てゆくビームである。
【０１２６】 図２ｂの平面内で偏向された基準ビーム２１２は、１／２波長位相遅延板２６
０によりビーム２１４として伝送され、１／２波長位相遅延板２６０は、ビーム
２１４が、図２ｂの平面に直角に偏向されるような方向を向いている。ビーム２
１４は、反射面２６４により、ビーム２１６として反射され、ビーム２１６は、
偏向ビーム分割インターフェース２６６によりビーム２１８として反射される。
図２ｂの平面に直角に偏向されているビーム２１８は、４分の１波長位相遅延板
２６８により円形に偏向されたビームとして伝送され、操作ミラー２７０により
反対方向の円形偏向を含むビームとして反射され、その後で、４分の１波長位相
遅延板２６８により、図２ｂの平面内で直線的に偏向されたビーム２２０として
伝送される。ビーム２２０は、偏向ビーム分割インターフェース２６６によりビ
ーム２２２として伝送される。
【０１２７】 ビーム２２２は、逆リフレクタ２９３（図２ａ参照）に入り、ビーム２２４と
して逆方向に反射される（図２ｄ参照）。図２ｆの場合には、ビーム２２２およ
び２２４は、それぞれ、逆リフレクタ２９３に入るビームであり、また逆リフレ
クタ２９３から出てゆくビームである。ビーム２２４は、ＢＡＳ３に入り、偏向
ビーム分割インターフェース２８８によりビーム２２６として伝送される（図２
ｄ参照）。図２ｄの平面内で偏向されているビーム２２６は、４分の１波長位相
遅延板２９０により円形に偏向されたビームとして伝送され、ビーム操作ミラー
２７０により反対方向の円形偏向を含むビームとして反射され、その後で、４分
の１波長位相遅延板２９０により、図２ｄの平面に直角に直線的に偏向されたビ
ーム２２８として伝送される。ビーム２２８は、偏向ビーム分割インターフェー
ス２８８によりビーム２３０として反射される。
【０１２８】 ビーム２３０は、ＢＡＳ２に入り（図２ｄ参照）、偏向ビーム分割インターフ
ェース２８０によりビーム２３２として伝送される。ビーム２２３およびビーム
２３２の投影は、図２ｅの平面内で重畳する。図２ｄの平面に直角に偏向されて
いるビーム２３２は、４分の１波長位相遅延板２８２により円形に偏向されたビ
ームとして伝送され、基準ミラー２６５により反対方向の円形偏向を含むビーム
として反射され、その後で、４分の１波長位相遅延板２８２により、図２ｄの平
面内で直線的に偏向されたビーム２３４として伝送される。
【０１２９】 ビーム２３４は、ＢＡＳ２に入り、偏向ビーム分割インターフェース２８０に
より反射され、その後で、反射面２７８により、ビーム２３８として反射される
（図２ａ参照）。
【０１３０】 ビーム２３５は、ＢＡＳ１に入り、図２ｂの平面内で偏向され、１／２波長位
相遅延板２９４により、ビーム２３７として伝送される。１／２波長位相遅延板
２９４は、ビーム２３７が、図２ｂの平面に直角に偏向されるような方向を向い
ている。ビーム２３７は、偏向ビーム分割インターフェース２９８により出力ビ
ーム２４０の第１の成分として反射される。ビーム２３８は、偏向ビーム分割イ
ンターフェース２９８により出力ビーム２４０の第２の成分として伝送される。
【０１３１】 図２ａに示すように、ビーム２４０は、ＢＡＳ４に入り、出力ビーム２４０の
第１の部分は、非偏向ビーム分割インターフェース２５３により第１の出力ビー
ム２４１として伝送される。第１の出力ビーム２４１は、検出器２５７に入射し
、２つの直交平面内の第１の出力ビーム２４１内の、測定ビーム成分および基準
ビーム成分の伝播方向の任意の差に関連する電気信号２４４を形成する。
【０１３２】 ビーム２４０の第２の部分は、非偏向ビーム分割インターフェース２５３によ
り第２の出力ビーム２４２として反射される。ビーム２４２は、混合光学的ビー
ム２４３を形成するような方向を向いている偏向装置２５９により伝送される。
ビーム２４３は、検出器２６１に入射し、混合ビーム２４３の測定ビーム成分お
よび基準ビーム成分の位相差に関連する電気信号２４５を発生する。電気信号２
４５は、混合ビーム２４３の測定ビーム成分および基準ビーム成分の位相差に関
する情報に対する以降の処理のために、電子プロセッサおよびコンピュータ２６
３に伝送される。
【０１３３】 電子信号２４４は、方向づけ／並進トランスジューサ２７１に伝送される。信
号２４４が内蔵している情報は、対象物ミラー２８４の方向のが変化しても、測
定ビーム２３７の伝播方向が、ほぼ一定に維持されるように方向づけ／並進トラ
ンスジューサ２７１により、ビーム操作ミラー２７０の方向を変化するために、
サーボ・システムでエラー信号として使用される。
【０１３４】 第２の実施形態の残りの説明は、反復エラーの発生に関する部分を除けば、第
１の実施形態の説明の対応する部分と同じものである。第１実施形態に関連する
第２の実施形態の追加の位相遅延板は、出力ビームの基準ビーム成分および測定
ビーム成分の間で測定した、相対的位相の発生に対する可能性を増大する。しか
し、追加の位相遅延板により、第２の実施形態で発生する反復エラーは、従来技
術の平面ミラー干渉計の対応する反復エラーよりかなり少ない。その主な理由は
、多くの従来技術の平面ミラー干渉計の測定ビームの測定対象物ミラーへの経路
が二本あるのに対して、第２の実施形態の場合は、測定ビームが、測定対象物ミ
ラー２８４に到着する経路が一本しかないためである。
【０１３５】 図３ａ−図３ｆは、対象物の方向からほぼ独立していて、また対象物の横方向
の変位からほぼ独立している対象物の直線的な変位を測定するための、本発明の
第３の実施形態の略図である。上記横方向の変位は、上記直線的変位に対して直
角である。上記第３の実施形態は、第１の分類の実施形態に含まれるもので、そ
の変形例は、第１の軸を中心とする対象物の方向の変化に対しては、第１の動作
モードで動作し、第１の軸および／または対象物の横方向の変位に対して直角な
、第２の軸を中心とする対象物の向きの変化に対しては、第２の動作モードで動
作する。上記横方向の変位は、上記第２の軸および横方向の変位の両方に対して
直角である。
【０１３６】 第１および第２の実施形態の干渉計システムは、対象物の反射特性を除けば、
通常、類似している。第１の実施形態の対象物の反射特性は、平面ミラーの反射
特性であり、第３の実施形態の対象物の反射特性は、ダハプリズムの反射特性で
ある。
【０１３７】 第３の実施形態は、光ビーム３１０、ビーム操作素子３６２および方向づけ／
並進トランスジューサ３６３を備える光ビーム操作組立体、第１、第２、第３お
よび第４の各ビーム分割組立体ＢＡＳ１、ＢＡＳ２、ＢＡＳ３およびＢＡＳ４、
逆リフレクタ３６８、測定対象物ダハプリズム３６６、および基準ビーム・プリ
ズム３６４を備える。菱形プリズム３５０およびプリズム３５４は、第１のビー
ム分割組立体ＢＡＳ１を備える。この場合、インターフェース３５２は、偏向ビ
ーム分割インターフェースであり、面３５６は、反射面である（図３ｂ参照）。
プリズム３５８および３７０は、第２のビーム分割組立体ＢＡＳ２を備える。こ
の場合、インターフェース３６０は、反射インターフェースである（図３ａ参照
）。プリズム３７２および３７６は、第３のビーム分割組立体ＢＡＳ３を備える
。この場合、インターフェース３７４は、反射インターフェースである（図３ｄ
参照）。菱形プリズム３７８および３８４は、第４のビーム分割組立体ＢＡＳ４
を備える。この場合、インターフェース３８０は、非偏向ビーム分割インターフ
ェースであり、面３８２および３８６は、反射面である（図３ｅ参照）。
【０１３８】 第３の実施形態は、ヘテロダイン干渉計システムとして使用することができる
。光ビーム３１０およびビーム・ソース３１０の説明は、第１の実施形態の光ビ
ーム１１０およびビーム・ソース１１０の対応する説明と同じものである。
【０１３９】 ビーム３１０は、図３ａに示すように、ＢＡＳ１上に入射し、その場合、ビー
ム３１０の一部は、インターフェース３２５により反射され、面３５６により、
測定ビーム３１１として反射される。ビーム３１１は、図３ａの平面に直角に偏
向される。ビーム３１０の第２の部分は、インターフェース３５２により、図３
ａの平面で偏向された基準ビーム３１２として伝送される。
【０１４０】 ビーム３１１は、図３ｂに示すように、ＢＡＳ２上に入射し、インターフェー
ス３６０により、測定ビーム３１３として反射される。ビーム３１３は、図３ｂ
の平面内で偏向される。
【０１４１】 ビーム３１３は、ビーム操作素子３６２に入り（図３ｂ参照）、ビーム操作素
子３６２からビーム３１５として出力されるが（図３ｄ参照）、このビーム３１
５は、ビーム３１３から横方向に変位していて、ビーム３１３の伝播方向とは公
称上反対の方向に伝播する。図３ｂの平面上へのビーム３１３およびビーム３１
５の投影は、重畳する。ビーム操作素子３６２内においては、ビーム３１３は、
例えば、全内反射により、各面３６２Ａ、３６２Ｂおよび３６２Ｃにより順次反
射される（図３ｂおよび図３ｄの干渉計の側面図を示す図３ｃ参照）。ビーム操
作素子３６２および方向づけ／並進トランスジューサ３６３は、測定ビーム３１
３の方向を変えるビーム操作組立体を備える。方向づけ／並進トランスジューサ
３６３は、好適には、図３ｃの平面内の方向の変化に対して逆リフレクタ３６８
のノード点を中心にして、ビーム操作素子３６２の方向を変更し、基準ビームが
受ける横方向の剪断効果をかなり低減する逆リフレクタ３６８のノード点を中心
にして、ビーム操作素子３６２の方向を偏向し、および／またはビーム３１３の
伝播の名目上の方向において、ビーム操作素子３６２の位置を変更することが好
ましい。ビーム操作素子３６２の方向は、電子信号３４０により制御される。ビ
ーム操作素子３６２の位置は、電子信号３４４を通して、電子プロセッサおよび
コンピュータ３９４により制御される。
【０１４２】 ビーム３１５は、ドーブプリズム３６４により、ビーム３１７として伝送され
る（図３ｄ参照）。ビーム３１７は、測定対象物ダハプリズム３６６により、図
３ｄの平面で直線的に偏向された、ビーム３１９として反射される。図３ｃの平
面上へのビーム３１７およびビーム３１９の投影は、重畳する。測定対象物ダハ
プリズム３６６は、中空でなくてもよいし、中空であってもよい。ビーム３１９
は、ドーブプリズム３６４により、ビーム３２１として伝送される。
【０１４３】 ビーム３２１は、ビーム操作素子３６２に入り（図３ｂ参照）、ビーム操作素
子３６２から、ビーム３２３として出力されるが（図３ｂ参照）、このビーム３
２３は、ビーム３２１の伝播方向とは公称上反対の方向に伝播する。ビーム３２
３は、逆リフレクタ３６８に入り（図３ｂ参照）、ビーム３２５として反対方向
に反射される。図３ｆは、逆リフレクタ３６８およびドーブプリズム３６４の端
面図である。ビーム３２５は、ＢＡＳ２に入り、インターフェース３６０により
、ビーム３２７として反射される。
【０１４４】 基準ビーム３１２は、ＢＡＳ３に入り、インターフェース３７４により、ビー
ム３１４として反射される（図３ｄ参照）。ビーム３１４は、ビーム操作素子３
６２に入り（図３ｄ参照）、ビーム操作素子３６２からビーム３１６として出力
され（図３ｂおよび図３ｄ参照）、ビーム３１４の伝播方向とは公称上反対方向
に伝播する。図３ｂの平面上へのビーム３１６およびビーム３１４の投影は、重
畳する。図３ｃの平面上へのビーム３１６およびビーム３１３の投影は重畳する
。ビーム３１６は、逆リフレクタ３６８に入り、ビーム３１８として反対方向に
反射される。（図３ｂ参照）ビーム３１８は、ビーム操作素子３６２に入り（図
３ｂ参照）、ビーム操作素子３６２からビーム３２０として出力されるが（図３
ｄ参照）、このビーム３２０は、ビーム３１８の伝播方向とは公称上反対の方向
に伝播する。
【０１４５】 測定ビーム３２３および３２５、および基準ビーム３１６および３１８は、同
じ頂部ビーム平面内に位置する（図３ｂ参照）。測定ビーム３１５および３２１
、および基準ビーム３１４および３２０は、同じ底部ビーム平面内に位置する（
図３ｄ参照）。
【０１４６】 ビーム３２０は、ドーブプリズム３６４に入り、面３６４Ａおよび３６４Ｂに
より、ビーム３２４として反射される。ドーブプリズム３６４は、測定対象物ダ
ハプリズム３６６が、ビーム３１７をビーム３１９として、方向転換をする際に
機能するのと同じ方法で、ビーム３２０をビーム３２４として方向転換する際に
、ダハプリズムとし機能する。図３ｄの平面に対して直角に偏向されたビーム３
２４は、ＢＡＳ３に入り、インターフェース３７４により、ビーム３２６として
反射される。
【０１４７】 ビーム３２７は、ＢＡＳ４に入り（図３ｅ参照）、ビーム３２７の第１の部分
は、非偏向ビーム分割インターフェース３８０により、第１の出力ビーム３３０
として反射される。ビーム３２６は、ＢＡＳ４に入り、面３８６により、ビーム
３２８として反射される。ビーム３２８の第１の部分は、ビーム分割インターフ
ェース３８０により、第１の出力ビーム３３０の第２の成分として伝達される。
第１の出力ビーム３３０は、面３８２により、出力ビーム３３２として反射され
る。出力ビーム３３２は、検出器３９０に入射し、図３ｄの平面内、すなわち、
図３ｅの平面に直角な、出力ビーム３３２の測定ビーム成分の任意の横方向の剪
断に関連する第１の成分を含み、図３ｄの平面に直角な、すなわち、図３ｅの平
面内に含まれる出力ビーム３３２内の測定ビーム成分および基準ビーム成分の伝
播方向内の任意の差に関連する第２の成分を含む電気信号３４０を発生する。
【０１４８】 ビーム３２７の第２の部分は、非偏向ビーム分割インターフェース３８０によ
り第２の出力ビーム３３４の第１の成分として伝送される。ビーム３２８の第２
の部分は、非偏向ビーム分割インターフェース３８０により第２出力ビーム３３
４の第２の成分として反射される。ビーム３３４は、混合光学的ビーム３３６を
形成するように配置された偏向装置３８８により伝送される。ビーム３３６は、
検出器３９２に入射し、混合ビーム３３６の測定ビーム成分および基準ビーム成
分に関連する電気信号３４２を発生する。電気信号３４２は、混合ビーム３３６
の測定ビーム成分および基準ビーム成分の位相差に関する情報のための以降の処
理を行うために、電子プロセッサおよびコンピュータ３９４に伝送される。
【０１４９】 電子信号３４０は、方向づけ／並進トランスジューサ３６３に伝送される。信
号３４０が内蔵する情報は、測定対象物ダハプリズム３６６の方向が変化しても
、図３ｂのビーム３２７の横方向の剪断、および図３ｂの平面に直角な平面内の
測定ビーム３２７の伝播方向の両方が、ほぼ一定に維持されるように方向づけ／
並進トランスジューサ３６３によりビーム操作ミラー３６２の方向を変化するた
めに、サーボ・システムでエラー信号として使用される。ビーム操作素子３６２
による測定ビームの第１の方向転換の位置から測定対象物ダハプリズム３６６ま
での測定ビームの物理的経路の長さが、測定対象物ダハプリズム３６６から、ビ
ーム操作素子３６２による第２の方向転換の位置までの測定ビームの物理的経路
の長さと等しいという条件のもとでは、測定対象物ダハプリズム３６６の方向に
変化が、ビーム操作ミラー３６２の方向の変化により補償される場合には、図３
ｂの平面に直角なビーム３２７の横方向の剪断は発生しない。物理的経路の長さ
のこの条件は、第３の実施形態の条件として参照される。
【０１５０】 第３の実施形態の条件を満たせば、測定対象物ダハプリズム３６６の方向の変
化が、ビーム操作素子３６２の方向の変化により補償される場合には、ビーム操
作素子３６２のところで、測定ビーム３２３の横方向の剪断は発生しない。しか
し、測定対象物ダハプリズム３６６の方向の変化が、ビーム操作素子３６２の方
向の変化により補償される場合には、基準ビーム３１６の横方向の剪断が導入さ
れる。横方向の剪断が、測定ビーム成分内に導入されるが、横方向の剪断の大き
さは、対象物ミラーの方向の変化による従来技術の平面ミラー干渉計の測定ビー
ム成分内に導入される横方向の剪断と比較した場合かなり低減する。低減係数は
、干渉計の測定脚部の物理的長さに対する基準脚部の物理的長さの比率に比例す
る。
【０１５１】 第３の実施形態の残りの部分の説明は、第１の実施形態の説明の対応する部分
と同じものである。 対象物の方向からほぼ独立していて、また対象物の横方向の変位からもほぼ独
立している、対象物の直線的な変位を測定するための、本発明の第３の実施形態
の第１の変形例について説明する。第３の実施形態の第１の変形例は、第１の分
類の実施形態に含まれるもので、その変形例は、２つの直交軸を中心とする測定
対象物の方向の変化に対して、および／または対象物の横方向の変位に対して、
第２の動作モード動作する。情報横方向の変位は、上記直線的変位に対して直角
である。
【０１５２】 第３の実施形態の第１の変形例の干渉計システム、および少なくとも１つのビ
ーム操作組立体は、対象物素子、ある光学的ビームの検出器、ある光学的ビーム
の検出器が発生した信号、および各サーボ・システムを除いて、第３の実施形態
の干渉計システム、および少なくとも１つのビーム操作組立体と同じ素子を備え
る。
【０１５３】 第３の実施形態の測定対象物素子、すなわち、ダハプリズム３６６の代わりに
、第３の実施形態の第１変形例では、測定対象物逆リフレクタ３６６Ａ（図示せ
ず）が使用される。その結果、出力ビーム３３２Ａの、基準ビーム成分および測
定ビーム成分の伝播の相対的方向、第３の実施形態の出力ビーム３３２に対応す
る第３実施形態の第１の変形例の出力ビームは、第３の実施形態の第１の変形例
のビーム操作素子３６２の方向の変化によりほとんど影響を受けない。しかし、
直線的変位の方向に対して直角な面の測定対象物逆リフレクタ３６６Ａが、横方
向に並進したり、および／または逆リフレクタ３６６Ａの測定対象物の方向が変
化すると、出力ビーム３３２Ａの測定ビーム成分が、横方向に変位する。
【０１５４】 第３の実施形態の検出器３９０に対応する第３の実施形態の第１の変形例の検
出器３９０Ａは、２つの直交方向において、出力ビーム３３２Ａの測定ビーム成
分の横方向の変位または剪断を検出し、第３の実施形態の電気信号３４０に対応
する電気信号３４０Ａを発生する。
【０１５５】 電子信号３４０Ａは、第３の実施形態の第１の変形例の方向づけ／並進トラン
スジューサ３６３に伝送される。信号３４０Ａが内蔵している情報は、直線的変
位の方向に直角な平面内の、測定対象物逆リフレクタ３６６Ａの横方向の並進か
ら独立していて、および／または２つの直交軸を中心とする測定対象物逆リフレ
クタ３６６Ａの横方向の変化からほぼ独立して、出力ビーム３３２Ａ分の横方向
の位置が、ほぼ一定に維持されるように、方向づけ／並進トランスジューサ３６
３により、ビーム操作素子３６２の方向を変化するために、サーボ・システムで
エラー信号として使用される。
【０１５６】 第３の実施形態の第１の変形例の残りの部分の説明は、第３の実施形態の説明
の対応する部分と同じものである。 図４ａ−図４ｆは、対象物の方向からほぼ独立していて、また対象物の横方向
の変位からほぼ独立している対象物の直線的な変位を測定するための、本発明の
第４の実施形態の略図である。上記横方向の変位は、上記直線的変位に対して直
角である。上記第４の実施形態は、第１の分類の実施形態に含まれるもので、そ
の変形例は、第１の軸を中心とする対象物の方向の変化に対しては、第１の動作
モードで動作し、第１の軸および／または対象物の横方向の変位に対して直角な
、第２の軸を中心とする対象物の向きの変化に対しては、第２の動作モードで動
作する。上記横方向の変位は、上記第２の軸および横方向の変位の両方に対して
直角である。
【０１５７】 第３および第４の実施形態の干渉計システムは、対象物への測定ビームの経路
の数、基準ミラーへの基準ビームによる経路の関連する数に関連する点を除けば
、ほぼ類似している。第４の実施形態の測定（基準）ビームは、２つの対向する
伝播方向内の測定（基準）経路のいくつかのセクションを横切る。一方、第３の
実施形態の場合には、対応する測定（基準）ビームは、１つの伝播方向のいくつ
かのセクションを横切る。第４の実施形態の複数の通路構成の入力測定（基準）
ビーム成分からの出力測定（基準）ビーム成分の効率的な分離は、偏向コード化
および偏向ビーム・スプリッタを使用して行われる。
【０１５８】 第３および第４の実施形態の多くの素子は、類似の機能を行うが、これらの素
子は、第４の実施形態に対して類似の機能を実行する素子の番号は、第３の実施
形態の対応する素子の番号に１００を加算した数字をつけるという方法で、番号
がつけられている。基準ビーム経路および測定ビーム経路のいくつかのセクショ
ンは、第３の実施形態の対応する経路セクションと同じ説明がついている、第４
の実施形態の基準または測定経路のあるセクションの番号が、第３の実施形態の
対応する通路セクションの番号に１００を加算したものと等しくなるという方法
で番号がつけられている。
【０１５９】 第４の実施形態の測定（基準）ビーム経路のいくつかのセクションの場合には
、測定（基準）ビームは、反対の伝播方向のいくつかのセクションを横切り、反
対でない、すなわち、順方向伝播方向は、測定対象物ダハプリズム４６６（基準
ビーム・ドーブプリズム４６４）への１回目の通過に関連し、逆の伝播方向は、
測定対象物ダハプリズム４６６への２回目の通過に関連する。逆方向のあるセク
ションを横切る追加の測定（基準）ビームについての説明は、そうでない場合、
第３の実施形態の場合の順方向の伝播方向を横切る、関連する測定（基準）ビー
ムの説明の対応する部分と同じである。逆方向に進む測定（基準）ビームの英数
字の番号は、順方向を進む関連する測定（基準）ビームの番号に等しいが、後に
Ｒがついている。
【０１６０】 第４の実施形態は、光ビーム４１０、ビーム操作素子４６２および方向づけ／
並進トランスジューサ４６３を備える光ビーム操作組立体、第１、第２、第３お
よび第４のビーム分割組立体、逆リフレクタ４６８、ダハプリズムを備える測定
対象物素子４６６、ドーブプリズムを備える基準ビーム素子４６４、ミラー４６
１、および４分の１波長位相遅延板４５７を備える。菱形プリズム４５０および
プリズム４５４は、第１のビーム分割組立体ＢＡＳ１を備える。この場合、イン
ターフェース４５２は、偏向ビーム分割インターフェースであり、面４５６は、
反射面である（図４ａ参照）。プリズム４５８および４７０（図４ｂ参照）は、
第２のビーム分割組立体ＢＡＳ２を備える。この場合、インターフェース４６０
は、反射面である。プリズム４７２および４７６（図４ｄ参照）は、第３のビー
ム分割組立体ＢＡＳ３を備える。この場合、インターフェース４７４は、反射面
である。プリズム４５１、４５３および４６５、および菱形プリズム４６７は、
第４のビーム分割組立体ＢＡＳ４（図４ｅ参照）を備える。この場合、インター
フェース４５５は非偏向ビーム分割インターフェースであり、インターフェース
４６９は偏向ビーム分割インターフェースであり、面４７１は反射面である。
【０１６１】 測定ビーム４２７および基準ビーム４２６の発生についての説明は、第３の実
施形態の測定ビーム３２７基準ビーム３２６の発生についての、対応する説明と
同じものである。図４ｅに示すように、ビーム４２７は、第４のビーム分割組立
体に入り、ビーム４２７の第１の部分は、非偏向ビーム分割インターフェース４
５５により、図４ｅの平面に直角に偏向された測定ビーム成分４０１として伝送
される。ビーム４２７の第２の部分は、非偏向ビーム分割インターフェース４５
５により図４ｃの平面に直角に偏向された測定ビーム成分として反射される。ビ
ーム４２６は、ＢＡＳ４に入り、ビーム４２６の第１の部分は、非偏向ビーム分
割インターフェース４５５により、図４ｃの平面内で偏向された基準ビーム成分
として伝送される。ビーム４２６の第２の部分は、非偏向ビーム分割インターフ
ェース４５５により、図４ｅの平面内で偏向された測定ビーム成分４０２として
反射される。
【０１６２】 ビーム４０１は、偏向ビーム分割インターフェース４６９により第１の出力ビ
ームの第１の成分として反射される。ビーム４０２は、反射面４０４により反射
され、ビーム４０４は、非偏向ビーム分割インターフェース４６９により第１出
力ビームの第２の成分として伝送される。第１の出力ビーム４０６は、検出器４
９６に入射し、図４ｄの平面内に位置していて、ビーム４１７の伝播方向に公称
上直角な測定対象物ダハプリズム４６６の変位により、および／または図４ｄの
平面に垂直な軸を中心とする測定対象物ダハプリズム４６６の方向の変化により
形成された出力ビーム４０６の測定ビーム成分の任意の横方向の剪断に関連する
第１の成分と、図４ｄの平面内の軸を中心とし、ビーム４１７の伝播方向に公称
上直角な、測定対象物ダハプリズム４６６方向の変化により発生した出力ビーム
４０６の測定ビーム成分および基準ビーム成分の伝播方向の任意の差に関連する
第２の成分を含む電気信号４４１を発生する。
【０１６３】 図４ｅの場合には、図４ｄの平面に直角に偏向したビーム４０３は、４分の１
波長位相遅延板４５７により円形に偏向されたビームとして伝送され、ミラー４
６１により反対方向の円形偏向を含むビームとして反射され、その後で、位相遅
延板４５７により図４ｅの平面内で直線的に偏向されたビーム４０５として伝送
される。ビーム４０５はＢＡＳ４に入り、ビーム４０５の一部は、非偏向ビーム
分割インターフェース４５５によりビーム４２７Ｒとして反射される。ビーム４
２７Ｒは、ビーム４２７の偏向方向に直角に偏向されている。
【０１６４】 図４ｅの平面内で偏向されたビーム４０２は、４分の１波長位相遅延板４５７
により円形に偏向されたビームとして伝送され、ミラー４６１により反対方向の
円形偏向を含むビームとして反射され、その後で、位相遅延板４５７により図４
ｅの平面に直角に偏向したビーム４０８として伝送される。ビーム４０８はＢＡ
Ｓ４に入り、ビーム４０８の一部は、非偏向ビーム分割インターフェース４５５
によりビーム４２６Ｒとして反射される。ビーム４２６Ｒは、ビーム４２６の偏
向方向に直角に偏向されている。
【０１６５】 ビーム４２７Ｒは、ビーム４２７とほぼ同一の空間を占めていて、ビーム４２
７Ｒは、ビーム４２７の伝播方向とはほぼ反対の伝播方向を持つ。その結果、ビ
ーム４２７Ｒは、ビーム４１１Ｒを発生するために、ビーム４２７を発生する干
渉計の一部を通る経路をほぼ通って戻る。干渉計の一部を通る復路は、特に、測
定対象物ダハプリズム４６６への経路を含む。ビーム４１１Ｒは、ビーム４１１
とほぼ同じ空間内に位置していて、ビーム４１１Ｒは、ビー４１１の伝播方向と
ほぼ反対の伝播方向を持つ。
【０１６６】 ビーム４２６Ｒは、ビーム４２６とほぼ同一の空間を占めていて、ビーム４２
６Ｒは、ビーム４２６の伝播方向とはほぼ反対の伝播方向を持つ。その結果、ビ
ーム４２６Ｒは、ビーム４１２Ｒを発生するために、ビーム４２６を発生する干
渉計の一部を通る経路をほぼ通って戻る。干渉計の一部を通る復路は、基準ドー
ブプリズム４６４への経路を含む。ビーム４１２Ｒは、ビーム４１２とほぼ同じ
空間内に位置していて、ビーム４１２Ｒは、ビー４１２の伝播方向とほぼ反対の
伝播方向を持つ。
【０１６７】 図４ａに示すように、図４ａの平面内で偏向しているビーム４１１Ｒは、第１
のビーム分割組立体に入り、反射面４５６により反射され、偏向ビーム分割イン
ターフェース４５２により第２の出力ビーム４４６の第１の成分として伝送され
る。図４ａの平面内で偏向しているビーム４１２Ｒは、第１のビーム分割組立体
に入り、偏向ビーム分割インターフェース４５２Ｂにより第２の出力ビーム４４
６の第２の成分として反射される。
【０１６８】 ビーム４４６は、混合光学的ビーム４４８を形成するように配置されている偏
向装置４９７により伝送される。ビーム４４８は、検出器４９８に入射し、混合
ビーム４４８の測定ビーム成分および基準ビーム成分の位相差に関連する電気信
号４４３を発生する。電気信号４４３は、混合ビーム４４８の測定ビーム成分お
よび基準ビーム成分の位相差に関する情報を入手するための以降の処理のために
、電子プロセッサおよびコンピュータ４９９に伝送される。
【０１６９】 第４の実施形態の有意な機能は、通常、従来技術の干渉計の一本の経路内を通
る同じ光学的経路を通って、測定対象物ダハプリズム４６６への経路が、二本形
成されることである。
【０１７０】 第４の実施形態の残りの説明は、第３の実施形態の説明の対応する部分と同じ
ものである。 ビーム操作素子４６２を制御するために使用するサーボ・システムで使用する
電気信号の発生が、第４の実施形態で使用するものと異なる、第４の実施形態の
第１の変形例について説明する。第４の実施形態の第１の変形例の場合には、検
出器４９６は、図４ｄの平面内で測定対象物ダハプリズム４６６により発生し、
通常は、ビーム４１７の伝播方向に直角な変位、および／または図４ｄの平面に
垂直な軸を中心とする測定対象物ダハプリズム４６６の方向の変化により発生す
る出力ビーム４０６の測定ビーム成分の任意の横方向の剪断に関連する電気信号
４４１の第１の成分しか発生しない。また、第３の検出器４９８Ａ（図示せず）
が、図４ｄの平面内の軸を中心とする測定対象物ダハプリズム４６６の方向の変
化により発生する、通常は、ビーム４１７の伝播方向に対して直角な出力ビーム
４０６内の測定ビーム成分および基準ビーム成分の伝播方向の任意の差に関連す
る第４の実施形態の信号４４１の第２の成分の機能を行う電気信号４４１Ａを発
生する。
【０１７１】 第３の検出器４９８Ａは、ビーム４４６の経路内に挿入された非偏向ビーム・
スプリッタ１により反射された第２の出力ビーム４４６の第１の部分を検出する
。第２の出力ビーム４４６の第２の部分は、挿入されたビーム・スプリッタによ
り伝送され、混合ビームを形成するように配置された偏向装置４９７より伝送さ
れ、検出器４９９により検出される。
【０１７２】 第４の実施形態の第１の変形例の利点は、第２の出力ビーム４４６の第１の部
分が、図４ｄの平面内の軸を中心とする対象物ダハプリズム４６６の方向の変化
により発生する、通常は、ビーム４１７の伝播方向に直角な出力ビーム４０６の
測定ビーム成分および基準ビーム成分の伝播方向の差の二倍である、その測定ビ
ーム成分および基準ビーム成分の伝播方向の差を持つことである。さらに、第２
の出力ビーム４４６の第１の部分の測定ビーム成分および基準ビーム成分は、図
４ｄの平面内の測定対象物ダハプリズム４６６の変位により発生する、通常は、
ビーム４１７の伝播方向に直角変位、および／または図４ｄの平面に垂直な軸を
中心とする測定対象物ダハプリズム４６６の方向の変化により発生する横方向の
剪断をほとんど発生しない。
【０１７３】 対象物の方向からほぼ独立していて、また対象物の横方向の変位からもほぼ独
立している、対象物の直線的な変位を測定するための、本発明の第４の実施形態
の第２の変形例について説明する。第４の実施形態の第２の変形例は、第１の分
類の実施形態に含まれるもので、その変形例は、２つの直交軸を中心とする測定
対象物の方向の変化に対して、および／または対象物の横方向の変位に対して、
第２の動作モード動作する。情報横方向の変位は、上記直線的変位に対して直角
である。
【０１７４】 第４の実施形態の第２の変形例の干渉計システム、および少なくとも１つのビ
ーム操作組立体は、対象物素子、ある光学的ビームの検出器、ある光学的ビーム
の検出器が発生した信号、および各サーボ・システムを除いて、第４の実施形態
の干渉計システム、および少なくとも１つのビーム操作組立体と同じ素子を備え
る。
【０１７５】 第４の実施形態の測定対象物素子、すなわち、測定対象物ダハプリズム４６６
の代わりに、第４の実施形態の第２変形例では、測定対象物逆リフレクタ４６６
Ｂ（図示せず）が使用される。その結果、出力ビーム４０１Ｂの基準ビーム成分
および測定ビーム成分の伝播の相対的方向、第３の実施形態の出力ビーム４０１
に対応する第４実施形態の第にの変形例の出力ビームは、第４の実施形態の第２
の変形例のビーム操作素子４６２の方向の変化によりほとんど影響を受けない。
しかし、直線的変位の方向に対して直角な面の測定対象物逆リフレクタ４６６Ｂ
が横方向に並進すると、出力ビーム４０１Ｂの測定ビーム成分が横方向に変位す
る。
【０１７６】 第４の実施形態の検出器４９６に対応する第４の実施形態の第２の変形例の検
出器４９６Ｂは、２つの直交方向において、出力ビーム４０１Ｂの測定ビーム成
分の横方向の変位または剪断を検出し、第４の実施形態の電気信号４４１に対応
する電気信号４４１Ｂを発生する。電気信号４４１Ｂは、２つの成分からなる。
１つの成分は、図４ｄの平面内で、ビーム４１７の伝播方向に対して公称上垂直
な測定対象物逆リフレクタ４６６Ｂの変位、および／または図４ｄの平面内に対
して垂直な軸を中心とする測定対象物逆リフレクタ４６６Ｂの方向の変化により
発生する出力ビーム４０６の測定ビーム成分の任意の横方向の剪断に関連し、第
２の成分は、図４ｄの平面に対して垂直であり、ビーム４１７の伝播方向に対し
て公称上垂直な測定対象物逆リフレクタ４６６Ｂの変位、および／または図４ｄ
の平面内に対して平行な軸を中心とする測定対象物逆リフレクタ４６６Ｂの方向
の変化により発生する出力ビーム４０６の測定ビーム成分の任意の横方向の剪断
に関連する。
【０１７７】 電子信号４４１Ｂは、第４の実施形態の第１の変形例の方向づけ／並進トラン
スジューサ４６３に伝送される。信号４４１Ｂが内蔵している情報は、直線的変
位の方向に直角な平面内の、測定対象物逆リフレクタ４６６Ｂの横方向の並進か
ら独立していて、および／または２つの直交軸を中心とする測定対象物逆リフレ
クタ４６６Ｂの横方向の変化からほぼ独立して、出力ビーム４０１Ｂ分の横方向
の位置が、ほぼ一定に維持されるように、方向づけ／並進トランスジューサ４６
３により、ビーム操作素子４６２の方向を変化するために、サーボ・システムで
エラー信号として使用される。
【０１７８】 第４の実施形態の第２の変形例の残りの部分の説明は、第４の実施形態の説明
の対応する部分と同じものである。 図５は、対象物の方位とはほぼ無関係で、対象物の横方向の変位とはほぼ無関
係に、対象物の直線変位を測定する本発明の第５の実施形態を概略的な形態で示
し、横方向の変位は、直線変位に直交する。第１の実施形態は、第１の分類の実
施形態、および２本の直交軸をめぐって対象物の方位が変化する第１操作モード
で動作する本発明のその変形例から来る。
【０１７９】 実施形態は、主に主として、ビーム分割および再結合光学部品５３０、方向づ
け／並進トランスジューサ５４２に取り付けたビーム操作ミラー５４０、相対的
ビーム角度センサ組立体５５０、基準ミラー５３６、２つの逆リフレクタ５３１
および５３３、光検出器５３４、２つの４分の１波長位相遅延板５３８および５
３９、および測定対象物ミラー５９０より構成される。逆リフレクタ５３１およ
び５３３は、いずれか一方の中心を通るビームが逆反射されないよう、先端を切
断する。
【０１８０】 第５の実施形態は、ヘテロダイン干渉計システムとともに使用するようになっ
ている。ビーム５１０のソースおよびビーム５１０の説明は、第１の実施形態に
ついて与えられたビーム１１０のソースおよびビーム１１０の説明と同じである
。入射ビーム５１０が、ビーム分割および再結合光学部品５３０の偏向ビーム・
スプリッタ表面５７０に衝突する。偏向ビーム・スプリッタ表面５７０は、直角
に偏向した入射ビーム５１０の成分を測定ビーム５１２と基準ビーム５２０に分
割する。測定ビーム５１２は、最初は図５の面に対して直角な偏向を持つ。基準
ビーム５２０は、最初に図５の面で直線の偏向を持つ。偏向ビーム・スプリッタ
表面５７０は、図５の面に直角に偏向した光を反射し、図５の面に偏向した光を
伝送する。
【０１８１】 最初に偏向ビーム・スプリッタ表面５７０で反射し、最初に図５の左から右へ
と進む測定ビーム５１２は、逆リフレクタ５３１で反射すると方向が逆転する。
次に、右から左へと進む測定ビーム５１２は、偏向ビーム・スプリッタ表面５７
０で２回目の反射を実施し、その後上方向に進む。測定ビーム５１２は、調節可
能ミラー５４０で１回目の反射を実施して、逆リフレクタ５３３を１回目は中心
を通り、次に４分の１波長位相遅延板５３９を１回目に通る。４分の１波長位相
遅延板５３９は、図５の面に直角で図では５１４で示す初期直線偏向で、測定ビ
ーム５１２を、円ビームに変換する。次に、測定ビーム５１４は、測定対象物ミ
ラー５９０で反射した後に方向が逆転して、４分の１波長位相遅延板５３９を２
回目に通過し、その結果、図５の面の直線偏向へと正味変化する。測定ビーム５
１４は、２回目に逆リフレクタ５３３の中心を通過し、次に調節可能ミラー５４
０を２回目は中心を通過して、次に調節可能ミラー５４０から２回目の反射を実
施し、下方向に進む。測定ビーム５１４は偏向ビーム・スプリッタ表面５７０で
１回目の通過を実施し、ビーム分割および再結合光学部品５３０の反射背面５７
１で１回反射する。次に、測定ビーム５１４は、偏向ビーム・スプリッタ表面５
７０で２回目の通過を実施して、図５の面で偏向する出口ビーム５１６の成分と
して、左から右に進み続ける。
【０１８２】 最初は下方向に進む基準ビーム５２０は、偏向ビーム・スプリッタ表面５７０
を１回目に通過した後、ビーム分割および再結合光学部品５３０の反射性背面５
７１で１回反射する。今回は左から右へと進んでいる基準ビーム５２０は、偏向
ビーム・スプリッタ表面５７０を２回目に通過して、逆リフレクタ５３１を１回
目は中心を通過し、次に４分の１波長位相遅延板５３８を１回目に通過する。４
分の１波長位相遅延板５３８は、図５の面で偏向された基準ビーム５２０の偏向
を、ここでは５２２と指示される円偏向ビームへと変換する。次に、基準ビーム
５２２は、反射ミラー５３６で反射した後に方向を逆転して、４分の１波長位相
遅延板５３８を２回目に通過し、その結果、図５の面に直角の直線偏向に正味変
化する。基準ビーム５２２は、この時点で右から左へ進んでいるが、逆リフレク
タ５３１を２回目は中心を通過して、次に偏向ビーム・スプリッタ表面５７０で
１回目に反射し、上方向に進む。次に、基準ビーム５２２は、調節可能ミラー５
４０で１回目に反射して、左から右へとすすみ、次に逆リフレクタ５３３で反射
した後、方向を逆転する。次に、基準ビーム５２２は調節可能ミラー５４０で２
回目に反射て下方向に進み、偏向ビーム・スプリッタ表面５７０で２回目に反射
し、出口ビーム５１６の成分が図５の面に直角に偏向するので、左から右へと進
む。
【０１８３】 出口ビーム５１６は、測定ビーム５１４および基準ビーム５２２にそれぞれ対
応する、直角に偏向した成分を備える。出口ビーム５１６は、ピックオフ・ミラ
ー５５９および混合偏向装置５３２を通過して光検出器５３４に至る。混合偏向
装置５３２は、図５の面に対して約４５に配向され、出口ビーム５１６の直角に
偏向する成分を結合して、単一の直線偏向成分を含む混合ビームにする。光検出
器５３４は、混合ビームを、たとえば光電検出によって電子干渉信号へと変換し
、信号５８０は信号処理システム（図５には図示せず）に伝達される。電子干渉
信号５８０は、測定ミラー５９０と基準ミラー５３６との相対的動作によって導
入されたドップラー偏移により偏移した入射ビーム５１０の直交成分の光学的周
波数の差と同じ周波数を有する。電子干渉信号５８０の位相は、測定ビーム５１
４と基準ビーム５２２の光学的経路の差に従って変化する。したがって、電子干
渉信号５８０は、光干渉現象を使用して、基準ミラー５３６に対する測定対象物
ミラー５９０の変位を監視する手段を提供する。
【０１８４】 それと同時に、出口ビーム５１６からのサンプル・ビーム５１８がピックオフ
・ミラー５５９で反射して、相対ビーム角度センサ組立体５５０内へと進む。相
対ビーム角度センサ組立体５５０内には、サンプル・ビーム５１８から測定ビー
ムの成分を選択する偏向装置５５８がある。次に、ビーム５１９はレンズ５５６
を通ってカッド・セル検出器、高速ＣＣＤカメラ、または横方向効果ホトダイオ
ードなどの検出器５５４、またはビーム５１９の測定ビーム成分の角度方位を求
める同様の手段へと至る。検出器５５４からの情報は、電気エラー信号５９１と
してサーボ制御装置５５２へと通過する。
【０１８５】 サーボ制御装置５５２は、電子ドライブ信号５９２を方向づけ／並進トランス
ジューサ５４２へと送信し、これは測定ビーム５１４がビーム分割および再結合
光学部品５３０を出るにつれ、それで検出される角度の変化に応じてビーム操作
ミラー５４０の角度方位を偏向する。方向づけ／並進トランスジューサ５４２は
、信号５９２に応じて、好ましくは逆リフレクタ５３３の節点を中心に、ビーム
操作ミラー５４０の方位を変化させ、基準逆リフレクタ５３３の節点を中心にビ
ーム操作ミラー５４２の方位を変化させ、基準ビームによる横方向の剪断効果を
かなり低減する。通常の操作では、測定ビーム５１４が、ビーム分割および再結
合光学部品５３０を出るにつれ、基準ビーム５２２の角度に対してある固定した
値で、電子サーボ制御装置５５２が測定ビーム５１４の角度を維持する。電子干
渉信号５８０の強度を最大限にし、ビーム剪断に帰されるエラーを最低限に抑え
るよう、基準ビーム５２２と測定ビーム５１４がビーム分割および再結合光学部
品５３０を出るにつれ、その間の角度差を最低限度に抑えることが望ましいこと
が非常に多い。
【０１８６】 相対ビーム角度センサ組立体５５０、ビーム操作ミラー５４０、および方向づ
け／並進トランスジューサ５４２を組み合わせた作用は、測定対象物ミラー５９
０の方位の変化を補償することである。この実施形態では、この補償は、通常、
測定対象物ミラー５９０の測定された直線変位を妨害することなく達成される。
したがって、測定ビーム５１４と基準ビーム５２２との光学的経路の差は、ビー
ム操作ミラー５４０の角度または位置の変化とほぼ無関係である。
【０１８７】 第５の実施形態には幾つかの利点がある。第一に、測定ビーム５１４および基
準ビーム５２２の経路は高度に対称である。つまり測定ビーム５１４と基準ビー
ム５２２は同じ量のガラスおよび空気を通過し、違いは測定対象物ミラー５９０
の変位によって形成された可変空気経路のみである。測定ビーム５１４と基準ビ
ーム５２２は、ほぼ平行な経路も有するが、これは空間的に隔置されて、電子干
渉信号５８０の位相測定値の周期的エラーを発生する測定ビームと基準ビームと
の相互の汚染を最低限に抑える。この対称性は、高い熱および機械的安定性をも
たらす。
【０１８８】 第２に、測定ビーム５１４と基準ビーム５２２はそれぞれ、同じ平坦な表面で
特に反射性背面５７１およびビーム分割および再結合光学部品５３０の偏向ビー
ム・スプリッタ表面５７０で、等しい回数反射する。これは、ビーム分割および
再結合光学部品５３０の２つの表面の平行性に関する要件を大幅に減少させる。
【０１８９】 第３に、実施形態は、容易に作成される光学的構成要素で構成される。逆リフ
レクタは、中実または中空で、頂点を研削して平坦に研磨した一般的タイプでよ
い。ビーム分割および再結合光学部品５３０は、一方の縁を平坦に研削して研磨
し、反射性背面５７１にした通常の立方体ビーム・スプリッタでよい。ピックオ
フ・ミラー５５９は、コーティングしていない小さいガラス部片でよく、この場
合は出口ビーム５１６の成分が図５の面に直角に偏向されるよう配向される。
【０１９０】 第４に、特に測定対象物ミラー５９０へのスプリアス多重通過に関して、スプ
リアス反射とも呼ばれるゴースト反射の可能性が非常に低い。この特徴は、従来
技術の平面ミラー干渉計の多数で一般的な周期的エラーの可能性を低下させる。
【０１９１】 第５の実施形態に関する残りの説明は、ビーム操作ミラー５４０の表面に通常
は直角の方向で、ビーム操作ミラー５３０が並進することにより測定ビームおよ
び基準ビームに導入される横方向の剪断に関するもの以外は、第１の実施形態に
ついて与えられた説明の対応する部分と同じである。
【０１９２】 図６ａおよび図６ｂは、対象の方位とほぼ無関係で、対象物の横方向の変位と
はほぼ無関係に、対象物の直線変位を測定する本発明の第６の実施形態を概略的
な形態で示し、横方向の変位は、直線変位に直交する。第６の実施形態は、第２
の分類の実施形態、および２本の直交軸をめぐって対象物の方位が変化する第１
操作モードで動作する本発明のその変形例から来る。
【０１９３】 図６ａに示す光ビーム６１０および光ビーム６１０のソースの説明は、第１の
実施形態について与えられたビーム１１０のソースおよびビーム１１０の説明と
同じである。図６ａで示すように、ビーム６１０はたとえば偏向タイプのビーム
・スプリッタなどのビーム・スプリッタ６５０に衝突する。ビーム６１０の一部
は、図６ａの面に偏向する測定ビーム６１１として投下し、ビーム６１０の第２
の部分は、図６ａの面に直角に偏向する基準ビーム６１２として反射する。
【０１９４】 図６ａでは、ビーム６１１はビーム操作ミラー６５２の第１表面でビーム６１
３として反射する。ビーム操作ミラー６５２および方向づけトランスジューサ６
５３Ａおよび６５３Ｂは、測定ビーム６１３の方向を転換するビーム操作組立体
を備える。ビーム６１３は、ミラー６５４で反射し、ビーム６１５としてミラー
組立体６５６に入る。図６ｂで示すように、ミラー組立体６５６は３枚のミラー
６５６Ａ、６５６Ｂおよび６５６Ｃで構成される。図６ｂの面は、図６ａの面と
直角である。ビーム６１５は、３枚のミラー６５６Ａ、６５６Ｂおよび６５６Ｃ
それぞれで反射し、ビーム６２１としてミラー組立体６５６を出る。ミラー組立
体６５６は、図６ａの面にある軸線を中心とする画像インバータであり、ビーム
６１５の伝播方向に直角である。しかし、ミラー組立体６５６の主要な機能は、
図６ｂの面におけるビーム６１５の伝播方向の変化を、図６ｂの面におけるビー
ム６２１の反対の伝播方向の変化に変換し、図６ａの面におけるビーム６１５の
方向の変化を、図６ａの面におけるビーム６２１の伝播方向の変化に変換するこ
とである。
【０１９５】 ビーム６２１は、面６ａの面で偏向し、偏向ビーム・スプリッタ６５８によっ
てビーム６２３として伝達される。ビーム６２３は、図６ａの面で偏向し、４分
の１波長位相遅延板６６０によって、円偏向ビームとして伝達され、測定対象物
ミラー６６２によって、反対方向の円偏向ビームとして反射し、その後、４分の
１波長位相遅延板６６０によって、図６ａの面に垂直に直線で偏向したビーム６
２７として伝達される。ビーム６２７は、ビーム・スプリッタ６５８によってビ
ーム６２９として反射される。
【０１９６】 ビーム６２９は、ミラー６６４Ａおよび６６４Ｂで反射してビーム６３１を形
成する。ミラー６６４Ａおよび６６４Ｂはともに、図６ａの面のビーム６２９と
６３１との間に、ペンタ・プリズムと同様に、一定の偏差を生成する。ビーム６
３１は、ビーム操作ミラー６５２の第２表面でビーム６３３として反射する。測
定対象物ミラー６６２の方位の変化は、ビーム操作ミラー６５２におけるビーム
６３３の伝播方向および横方向の剪断を変化させる。ビーム６３３に対する両方
の影響は、画像インバータ６５６、ビーム・スプリッタ６５８、ミラー６６４Ａ
および６６４Ｂを含む一定偏差ミラー組立体、およびビーム操作ミラー６５２か
らの第１反射と第２反射との測定ビーム経路に配置された測定対象物ミラー６６
２と組み合わせて、ビーム操作ミラー６５２の方位を適切に変化させることによ
り、補償することが可能である。
【０１９７】 ビーム６３３は、ミラー６６６によってビーム６３５として反射する。ビーム
６３５は図６ａの面に垂直に偏向される。 基準ビーム６１２は、４分の１波長位相遅延板６６８Ａによって円偏向ビーム
として伝達され、逆リフレクタ６７０で反射し、４分の１波長位相遅延板６６８
Ｂによって、図６ａの面で直線で偏向するビーム６１６として伝達される。
【０１９８】 ビーム６３５の一部は、偏向ビーム・スプリッタ６７２によって、出力ビーム
６３６の一成分として反射する。ビーム６１６の一部は、偏向ビーム・スプリッ
タ６７２によって、出力ビーム６３６の第２成分として伝達される。
【０１９９】 出力ビーム６３６の一部は、非偏向ビーム・スプリッタ６７４によってビーム
６３８として反射する。ビーム６３８は検出器６７６に衝突して、ビーム６３８
の測定および基準ビーム成分の伝播方向の違いに関連する電気信号６４４を生成
する。
【０２００】 出力ビーム６３６の第２部分は、非偏向ビーム・スプリッタ６７４によってビ
ーム６４０として伝達される。ビーム６４０は、混合光ビーム６４２を生成する
よう配向された偏向装置６７８によって伝達される。ビーム６４２は検出器６８
０に衝突して、混合ビーム６４２の測定および基準ビーム成分の位相差に関連す
る電気信号６４６を生成する。電気信号６４６は、混合ビーム６４２の測定およ
び基準ビーム成分の位相差に関する情報について、その後に処理するため、電子
プロセッサおよびコンピュータ６８２に伝達される。
【０２０１】 電気信号６４４は、方向づけトランスジューサ６５３Ａおよび６５３Ｂに伝達
される。信号６４４に含まれる情報は、サーボ・システムでエラー信号として使
用し、ビーム６３３の伝播方向を、測定対象物ミラー６６２の方位変化に関係な
く維持するよう、方向づけトランスジューサ６５３Ａおよび６５３Ｂによってビ
ーム操作ミラー６５２の方位を変更する。方向づけトランスジューサ６５３Ａお
よび６５３Ｂは、信号６４４に応答して、ビーム操作ミラー６５２の方位を、好
ましくは基準逆リフレクタ１５３２の一点を中心に変化させ、変化は基準逆リフ
レクタ１５３２の節点を中心とするビーム操作ミラー１５２２の方位変化で、基
準ビームによる横方向の剪断効果がかなり低減される。その結果、出口基準、お
よびビーム操作ミラー６５２の第１表面から測定対象物ミラー６６２までの測定
ビームの物理的経路の長さが、測定対象物ミラー６６２からビーム操作ミラー６
５２の第２表面までの測定ビームの物理的経路の長さと等しい場合は、測定対象
物ミラー６６２の方位変化がビーム操作ミラー６５２の方位変化によって補償さ
れれば、ビーム操作ミラー６５２でのビーム６３３の横方向の剪断がなくなる。
物理的経路の長さに関するこの状態を、第６の実施形態の状態とする。
【０２０２】 第６の実施形態の状態では、ビーム操作ミラー６５２の表面でビーム操作ミラ
ー６５２の表面に平行で、その表面の中心にある面に測定ビーム６１１および６
３３を投射することは、層状に維持することができ、信号６４４に応答した方向
づけトランスジューサ６５３Ａおよび６５３Ｂによるビーム操作ミラー６５２の
方位変化は、ビーム操作ミラー６５２の表面で、ビーム操作ミラー６５２の表面
に平行で、その表面の中心にある面への測定ビーム６１１および６３３の投射の
中心の周囲で行われる。
【０２０３】 第６の実施形態の残りの説明は、第１の実施形態で与えられた対応する部分と
同じである。 本発明の第６の実施形態は、本発明の第１の実施形態について述べた利点に追
加された利点を呈する。追加の利点には、ビーム操作ミラー６５２および／また
は測定対象物ミラー６６２の方位変化に関連して基準ビームの経路のいかなる部
分も変化せず、測定ビーム６１１、測定ビーム６３３、および測定ビームおよび
ビーム６３３が操作ミラー６５２および／または測定対象物ミラー６６２の方位
変化に関連した元となるビーム成分の経路に変化がないことなどがある。さらに
、第６の実施形態の状態では、ビーム操作ミラー６５２のサイズは、測定ビーム
６１１の投射サイズに対応するだけの大きさだけでよく、測定ビーム６１１およ
び６３３の位置は、ビーム操作ミラー６５２において静止している。これは、第
６の実施形態に、ビーム操作ミラー６５２および方向づけトランスジューサ６５
３Ａおよび６５３Ｂに許容される最小サイズが小さくなり、その結果、ビーム操
作ミラー組立体の周波数応答が改良されるという追加の利点をもたらす。
【０２０４】 図７ａおよび図７ｂは、対象物の方位とはほぼ無関係で、対象物の横方向の変
位とはほぼ無関係に、対象物の直線変位を測定する本発明の第７の実施形態を概
略的な形態で示し、横方向の変位は、直線変位に直交する。第７の実施形態は、
第２の分類の実施形態、および第１軸をめぐって対象物の方位が変化する第１操
作モードと、第１軸に直角の第２軸をめぐって対象物の方位が変化し、および／
または対象物が横方向に変位したりする第２操作モードで動作する本発明のその
変形例から来て、横方向の変位は、第２軸と直線変位の両方に直角である。
【０２０５】 第７の実施形態の干渉計システムは、対象物の反射特性に関することを除き、
第６の実施形態の干渉計システムと同じである。つまり、第６の実施形態の対象
物の反射特性は、平面鏡の特性であり、第７の実施形態の対象物の反射特性は、
ダハプリズムの特性である。
【０２０６】 第７の実施形態では、対象物に衝突し、反射する測定ビーム成分の分割は、対
象物と衝突して反射する測定ビーム成分を空間的に隔置することによって達成さ
れ、ダハプリズムが対象物の反射機能を提供し、第３の実施形態と同じである。
第６の実施形態では、対象物と衝突して反射する測定ビーム成分の分割は、偏向
エンコーディング、４分の１波長位相遅延板および偏向ビーム／スプリッタを使
用して達成される。
【０２０７】 第６および第７の実施形態の多くの要素が、同様の機能を実施し、これらの要
素は番号付与体系で指示され、第７の実施形態で同様の機能を実施する要素の番
号は、第６の実施形態の対応する要素の番号に１００を加えた値に等しい。第７
の実施形態の基準および測定ビーム経路の特定区間に関する説明は、第６の実施
形態の対応する経路について与えられた絵説明と同じである。特定の区間は、第
７の実施形態では、番号付与体系で指示され、第６の実施形態の対応する経路区
間と同じ説明を有する第７の実施形態の基準または測定経路の特定区間の番号は
、第６の実施形態の対応する経路区間の番号に１００を加えた値である。
【０２０８】 測定ビーム７１３および基準ビーム７１６の生成に関する説明は、第６の実施
形態の測定ビーム６１３および基準ビーム６１６の生成に関して対応する説明で
与えられた説明と同じである。図７ａで示すように、ビーム６１３はミラー７５
４Ａおよび７５４Ｂで反射してビーム７０１を形成する。ミラー７５４Ａおよび
７５４Ｂは、一緒になって図６ａの面におけるビーム７１３と７０１の一定偏差
を生成し、これはペンタ・プリズムと同じである。ビーム７０１は、測定対象物
ダハプリズム７６２でビーム７０３として反射し、図７ａの面で偏向する。ビー
ム７０３は画像インバータ７５６に入射し、ビーム７０５として出る。画像イン
バータ７５６は、１本の軸線を中心に画像を逆転させ、画像インバータ７５６の
説明は、第６の実施形態の画像インバータ６５６に関する説明と同じである。第
７の実施形態の画像インバータ７５６の主要な機能は、第６の実施形態の顔図イ
ンバータ６５６の主要な機能と同じである。
【０２０９】 基準ビーム７１２は逆リフレクタ７７０に入射し、図７ａの面に直角に偏向さ
れる７１８として逆反射される。第７の実施形態でビーム７０５および７１８か
らビーム７３８および７４２を生成することに関する説明は、第６の実施形態で
ビーム６３１および６１６いからビーム６３８および６４２を生成することに関
する対応の説明と同じである。
【０２１０】 第７の実施形態でビーム７３８を検出して電子信号７４４を生成することに関
する説明は、ビーム３３２から電子信号３４０を生成することに関して第３の実
施形態で与えられた説明と同じである。第７の実施形態でビーム７４６の検出か
ら電子信号７４６を生成することに関する説明は、ビーム３３６から電子信号３
４２を生成することに関して第３の実施形態で与えられた説明と同じである。
【０２１１】 第７の実施形態の残りの説明は、第３および第６の実施形態について与えられ
た説明の対応する部分と同じである。 第６の実施形態に対する第７の実施形態の利点は、第３の実施形態が第１の実
施形態に対して有する利点と同じである。
【０２１２】 本発明の第７の実施形態の第１の変形例を、対象物の方位とほぼ無関係で、対
象物の横方向の変位とほぼ無関係に、対象物の直線変位を測定することについて
説明する。横方向の変位は直線変位に対して直角である。第７の実施形態の第１
の変形例は、第２の分類の実施形態、および２本の直交する軸をめぐって対象物
の方位が変化したり、および／または対象物が横方向に変位したりする第２操作
モードで動作する本発明のその変形例から来て、横方向の変位は、第２軸と直線
変位の両方に直角である。
【０２１３】 第７の実施形態の第１変形例の干渉計システムおよび少なくとも１つのビーム
操作組立体は、対象物の要素、特定の光ビームの検出器、特定の光ビームの検出
器が生成する信号、および個々のサーボ・システムを除き、第７の実施形態の干
渉計システムおよび少なくとも１つのビーム操作組立体と同じ要素を備える。
【０２１４】 第７の実施形態の測定対象物要素、つまりダハプリズム７６２は、第７の実施
形態の第１変形例では、測定逆リフレクタ７６２Ａ（図示せず）に置換される。
その結果、出力ビーム７３８Ａ、つまり第７の実施形態の出力ビーム７３８に対
応する第７の実施形態の第１変形例の出力ビームの基準および測定ビームの相対
的伝播方向は、第７の実施形態の測定対象物逆リフレクタ７６２Ａの方位変化と
ほぼ無関係である。しかし、直線変位の方向に直角の面における測定対象物逆リ
フレクタ７６２Ａの横方向の並進が、出力ビーム７３８Ａの測定ビーム成分の横
方向の変位を生成する。
【０２１５】 第７の実施形態の第１変形例の検出器７７６Ａは、第７の実施形態の検出器７
７６に対応し、出力ビーム７３８Ａの測定ビーム成分の横方向の変位または剪断
を検出して電気信号７４４Ａを生成し、電気信号は第７の実施形態の電気信号７
４４に対応する。
【０２１６】 電気信号７４４Ａは、第７の実施形態の第１変形例の方向づけトランスジュー
サ７５３Ａおよび７５３Ｂに伝達される。信号７４４Ａに含まれる情報は、サー
ボ・システムでエラー信号として使用され、直線変位のほう既往に直角の面にお
ける測定対象物逆リフレクタ７６２Ａの横方向の変位とはほぼ無関係で、第７の
実施形態の第１変形例のビーム７０１の伝播方向に通常直角な２本の直交軸を中
心とする測定対象物逆リフレクタ７６２Ａの方位変化とほぼ無関係に、出力ビー
ム７３８Ａの測定ビーム成分の横方向の位置をほぼ一定に維持するよう、第７の
実施形態の第１変形例の方向づけトランスジューサ７５３Ａおよび７５３Ｂでビ
ーム操作ミラー７５２の方位を変化させる。
【０２１７】 第７の実施形態の第１変形例に関する残りの説明は、第７の実施形態に与えら
れた説明の対応する部分と同じである。 図８ａ−図８ｃは、方位を固定した対象物の直線変位を測定する、本発明の第
８の実施形態を概略的形態で示し、対象物から反射した測定ビームの伝播方向は
、対象物の方位の変化から影響を受けやすく、偏向エンコーディングを使用せず
に測定ビームの高い伝達効率が維持される。第８の実施形態は、第２の分類の実
施形態、対象物の直線変位が変化する第２操作モードで動作する変形例から来る
。
【０２１８】 図８ａに示す光ビーム８１０および光ビーム８１０のソースに関する説明は、
第１の実施形態で与えられた光ビーム１１０および光ビーム１１０のソースに関
する説明と同じである。図８ａで示すように、ビーム８１０は偏向ビーム・スプ
リッタ８５０に衝突する。ビーム８１０の一部は、図８ａの片で偏向する測定ビ
ーム８１１として伝達し、ビーム８１０の第２部分は、図８ａの面に直角に偏向
した基準ビーム８１２として反射する。
【０２１９】 図８ａでは、ビーム８１１はミラー８５２の第１表面でビーム８１３として反
射する。ビーム８１３は画像インバータ８５４に入射する。図８ｂで示すように
、画像インバータ８５４は３枚のミラー８５４Ａ、８５４Ｂおよび８５４Ｃで構
成される。ビーム８１３は、３枚のミラー８５４Ａ、８５４Ｂおよび８５４Ｃそ
れぞれで反射し、ビーム８１７としてミラー組立体８５４を出る。画像インバー
タ８５４は、１本の軸を中心に画像を反転するが、画像インバータ８５４の説明
は、第６の実施形態の画像インバータ６５６に関する説明と同じである。
【０２２０】 ビーム８１７は、ビーム操作ミラー８５６でビーム８１９として反射する。ビ
ーム操作ミラー８５６および方向づけトランスジューサ８５７Ａおよび８５７Ｂ
は、ビーム８１９の方向を変えるビーム操作組立体を備える。ビーム８１９は、
測定対象物ミラー８５８でビーム８２３として反射する。ビーム８２３は、ミラ
ー８６０でビーム８２５として反射し、ビーム８２５はビーム操作ミラー８６２
でビーム８２７として反射する。ビーム操作ミラー８６２および方向づけトラン
スジューサ８６３Ａおよび８６３Ｂは、ビーム８２７の方向を変えるビーム操作
組立体を備える。
【０２２１】 ビーム８２７は、ミラー８６４Ａ、８６４Ｂおよび８６４Ｃで反射してビーム
８２９を形成する。ミラー８６４Ａ、８６４Ｂおよび８６４Ｃは、ともに画像イ
ンバータを備え、これは図８ａの面に直角の１本の軸を中心に画像を反転するが
、その説明は、第６の実施形態の画像インバータに関する説明と同じである。ミ
ラー８６４Ａ、８６４Ｂおよび８６４Ｃで構成された画像インバータの主要な機
能は、第６の実施形態の画像インバータ６５６の主要な機能と同じである。ミラ
ー８５２へのビーム８２９の入射角度は、ミラー８５２へのビーム８２２の入射
角度と名目上うなじである。
【０２２２】 ビーム８２９は、ミラー８５２の第２表面でビーム８３３として反射する。ビ
ーム８１９および８２３の平均伝播方向に平行な方向に方位を固定した測定対象
物ミラー８５８の並進により、ミラー８５２におけるビーム８３３の横方向の位
置が変化する。ビーム操作ミラー８５６および８６２の方位を適切に変化させる
ことにより、ビーム８３３への影響を補償することが可能であり、適切な変化は
、個々の方向づけトランスジューサを、ビーム操作ミラー８５６と８６２の間で
測定ビームの経路に配置されたミラー８６０と測定対象物ミラー８５８との組合
せと併用して達成される。
【０２２３】 ビーム８３３はミラー８６６でビーム８３５として反射する。ビーム８３５は
図８ａの面で偏向される。 基準ビーム８１２は画像インバータ８６８に入射する。図８ｃで示すように、
画像インバータ８６８は３枚のミラー８６８Ａ、８６８Ｂおよび８６８Ｃで構成
される。図８ｃの面は、図８ａの面と直角である。ビーム８１２は３枚のミラー
８６８Ａ、８６８Ｂおよび８６８Ｃそれぞれで反射し、ビーム８１６としてミラ
ー組立体８６８から出る。画像インバータ８６８の主要な機能は、第６の実施形
態の画像インバータ６５６の主要な機能と同じである。
【０２２４】 基準ビーム８１６は、その後、ミラー８７０Ａおよび８７０Ｂで反射してビー
ム８１８を形成する。ミラー８７０Ａおよび８７０Ｂは併せてダハプリズムとし
て機能する。ビーム８１８は、図８ａの面に垂直に偏向する。
【０２２５】 ビーム８３５は、偏向ビーム・スプリッタ８７２によって出力ビーム８３６の
一成分として伝達され、ビーム８３５は図８ａの面で偏向される。ビーム８１６
の一部は、偏向ビーム・スプリッタ８７２によって出力ビーム８３６の第２成分
として伝達され、ビーム８１６は図８ａの面に直角に偏向される。
【０２２６】 出力ビーム８３６の一部は、非偏向ビーム・スプリッタ８７４でビーム８３８
として反射する。ビーム８３８は検出器８７６と衝突して、ビーム８３８の測定
ビーム成分の横方向の位置に関連する電気信号８４５を生成する。
【０２２７】 出力ビーム８３６の第２部分は、非偏向ビーム・スプリッタ８７４によってビ
ーム８４０として伝達される。ビーム８４０は、混合光ビーム８４２を生成する
よう配向された偏向装置８７８によって伝達される。ビーム８４２は検出器８８
０に衝突して、混合ビーム８４２の測定および基準ビーム成分の位相差に関連す
る電気信号８４６を生成する。電気信号８４６は、その後に混合ビーム８４２の
測定および基準ビーム成分の位相差に関する情報を得るため処理するよう、電子
プロセッサおよびコンピュータ８８２に伝達される。
【０２２８】 電子信号８４５は、方向づけトランスジューサ８５７Ａおよび８５７Ｂが使用
して、図８ａに示した点Ｒ1 を中心として図８ａの面で操作ミラー８５６を回転
させる。同様に、電子信号８４５は方向づけトランスジューサ８６３Ａおよび８
６３Ｂが使用して、図８ａの点Ｒ2 を中心に操作ミラー８６２を回転させる。所
与の信号８４５の結果として方向づけトランスジューサ８５７Ａおよび８５７Ｂ
が生成するビーム操作ミラー８５６の回転ごとに、同様に信号８４５に基づく方
向づけトランスジューサ８６３Ａおよび８６３Ｂによって、ビーム操作ミラー８
６２の同じ角度回転が生成される。したがって、ビーム８２７の伝播方向は、所
与の信号８４５によって生じるビーム操作ミラー８５６と８６２との組み合わせ
た回転によって変化することがない。
【０２２９】 Ｒ1 からビーム８１７がビーム操作ミラー８５６と交差する点までの長さｙ1 の線は、ビーム８１７の伝播方向に直角である。Ｒ2 からビーム８２７がビーム
操作ミラー８６２と交差する点までの長さｙ2 の線は、ビーム８２７の伝播方向
と直角である。
【０２３０】
【数２】 ｙ１ ＝ｙ２ （２） という条件、ビーム８１９の物理的経路の長さがビーム８２３と８２５を組み合
わせた物理的経路の長さと等しいという条件、点Ｒ1 とＲ2 が同一平面にあると
いう条件を含む、第８の実施形態の１組の条件では、ビーム操作ミラー８５６お
よび８６２がそれぞれ図８ａの面でそれぞれ点Ｒ1 およびＲ2 を中心に角度γだ
け回転することができ、したがって並進前にビーム８１９および８２３の平均電
波方向に平行な方向の方位で固定した測定対象物ミラー８５８の並進については
、１）ビーム８１９および８２３の平均伝播方向に変化がなく、２）測定対象物
ミラー８５８でビーム８１９に導入される横方向の剪断がなく、３）ビーム操作
ミラー８５６におけるビーム８１７に、またはビーム８１７の先祖であるビーム
に導入される横方向の剪断がなく、４）ビーム操作ミラー８６２におけるビーム
８２７に、またはビーム８２７を先祖とする測定ビームまたは測定ビーム成分に
導入される横方向の剪断がない。
【０２３１】 回転角度γの変化の絶対値は、η／２の変化の絶対値と等しく、ここでηは測
定対象物ミラー８５８におけるビーム８１９の入射角度である。距離測定干渉計
の典型的操作時に遭遇する回転角度γの変化の絶対値は、測定脚長が０．４ｍと
１．０ｍの間で変化する場合、０．００５ラジアンのオーダーになる。
【０２３２】 第８の実施形態に関する残りの説明は、第６の実施形態について与えられた説
明の対応する部分と同じである。 第８の実施形態の利点は、偏向エンコーディングを使用せず、測定ビーム８１
１、測定ビーム８３３、およびビーム８３３を先祖とする測定ビームおよび測定
ビーム成分の変化可能な横方向の変位を導入することなく、測定ビームの伝達効
率が高いことであり、利点は方位を固定した対象物の直線変位の測定で存在し、
ここで対象物から反射する測定ビームの伝播方向は、対象物の方位の変化の影響
を受けやすい。
【０２３３】 図９ａ−図９ｃは、対象物の方位からほぼ独立し、かつ、対象物の横方向の変
位からもほぼ独立した対象物の直線的変位を測定するための、本発明の第９の実
施形態の略図であり、横方向の変位は、直線的変位と直交している。第９の実施
形態は、２本の直交する軸を中心として対象物の方位を変更するための第１操作
モードで動作する第２の分類の実施形態およびその変形例に由来しており、直交
する二軸は対象物の直線的変位および／または横方向の変位と直交しており、横
方向の変位は直線的変位と直交している。
【０２３４】 第９の実施形態には、第６および第８の実施形態のビーム操作ビーム組立体が
含まれている。この役割において、図９ａに示す第９の実施形態の要素は、ビー
ム操作ミラー９５２と方向づけトランスジューサ９５３Ａ、９５３Ｂを除き、図
８ａに記載の第８の実施形態において番号を付した要素と同様の機能を果たして
おり、番号が１００ずつ大きくなっている。ビーム操作ミラー９５２、方向づけ
トランスジューサ９５３Ａおよび９５３Ｂの説明は、第６の実施形態におけるビ
ーム操作ミラー６５２ならびに方向づけトランスジューサ６５３Ａおよび６５３
Ｂについての説明と同一である。
【０２３５】 検出器９７６は第６の実施形態の検出器６７６の機能を果たし、電子信号９４
４を生成する。第９の実施形態の電子信号９４４の説明は、第６の実施形態の電
子信号６４４についての説明の対応部分と同一である。検出器９７６は、さらに
、第８の実施形態の検出器８７６の機能を果たし、電子信号９４５を生成する。
電子信号９４５の説明は、第８の実施形態の電子信号８４５についての説明と同
一である。
【０２３６】 第９の実施形態の通常モードの操作では、ビーム操作ミラー９５２の向きが測
定対象物ミラー９５８の与えられた方位に対して誤っていた場合、ビーム９３８
の測定ビーム成分および基準ビーム成分の伝播方向に差が生じ、ビーム９３８の
基準ビーム成分に対して、測定ビーム成分の横剪断を生じる。検出器９７６は、
ビーム９３８の測定ビーム成分と基準ビーム成分との伝播方向の差を探知して、
電子信号９４４を生成する。電子信号９４４は、方向づけトランスジューサ９５
３Ａおよび９５３Ｂに送られ、これらトランスジューサがビーム操作ミラー９５
２の方位を調整して、ビーム９３８の測定ビーム成分および基準ビーム成分の伝
播方向を同じにする。ビーム操作ミラー９５２の方位の誤りによるビーム９３８
の基準ビーム成分に対しての測定ビーム成分の横剪断は、ビーム９３８の測定ビ
ーム成分および基準ビーム成分の伝播方向の差の補償と同時に補償される。
【０２３７】 万一、ビーム操作ミラー９５６および９６２の方位が誤っていた場合、ビーム
９３８の基準ビーム成分に対する測定ビーム成分の横剪断が残存することになる
。検出器９７６は、ビーム９３８の測定ビーム成分および基準ビーム成分の残存
横剪断を探知し、電子信号９４５を生成する。電子信号９４５は、方向づけトラ
ンスジューサ９５７Ａおよび９５７Ｂに送られて、これらトランスジューサがビ
ーム操作ミラー９５６の方位を調整し、また、方向づけトランスジューサ９６３
Ａおよび９６３Ｂに送られて、これらトランスジューサがビーム操作ミラー９６
２の方位を調整して、ビーム９３８の測定ビーム成分と基準ビーム成分との残存
横剪断を補償する。
【０２３８】 第９の実施形態についてのこれ以外の部分の説明は、第６および第８の実施形
態についての説明の対応部分に対する説明と同じである。 図１０ａ−図１０ｃは、対象物の方位からほぼ独立し、かつ、対象物の横方向
の変位からほぼ独立している対象物の直線的変位を測定するための本発明の第１
０の実施形態の略図であり、ここで、横方向の変位は直線的変位に直交し、偏向
符号化を利用することなく測定ビームの高い伝達効率が維持されている。第１０
の実施形態は、２本の直交する軸を中心とする対象物の方位の変化について第１
動作モードで動作する第２の分類の実施形態およびその変形例に由来しており、
２本の直交する軸は、対象物の直線的変位および／または横方向の変位と直交し
ていて、横方向の変位は直線的変位と直交している。
【０２３９】 第１０の実施形態は、本発明の第９の実施形態の変形と考えられる。第１０実
施形態の、ビーム操作ミラー１０５２ならびに方向づけトランスジューサ１０５
３Ａおよび１０５３Ｂを備えるミラー組立体が果たす機能は、第９実施形態の、
ビーム操作ミラー９５２ならびに方向づけトランスジューサ９５３Ａおよび９５
３Ｂを備えるミラー組立体が果たす機能と同一である。第１０実施形態の、ビー
ム操作ミラー１０５８ならびに方向づけトランスジューサ１０５９Ａおよび１０
５９Ｂを備えるミラー組立体が果たす機能は、第９の実施形態の、ビーム操作ミ
ラー９５６ならびに方向づけトランスジューサ９５７Ａおよび９５７Ｂを備える
ミラー組立体と、ミラー９６２ならびに方向づけトランスジューサ９６３Ａおよ
び９６３Ｂを備えるビーム操作ミラー組立体とが結合して果たす機能と同一であ
る。
【０２４０】 第１０実施形態の電子信号１０２６および１０２８の説明は、それぞれ第９実
施形態の電子信号９４４および９４５についての説明の対応部分と同一である。
図１０ａに示す第１０実施形態の残りの要素は、図９ａに示す第９実施形態のう
ち、数字が１００多い同様の番号の要素と同様の機能を果たす。
【０２４１】 関連する第１０実施形態の条件は以下の通りである。 １）ビーム操作ミラー１０５８における測定ビーム１０１３からビーム操作ミ
ラー１０５２における測定ビーム１０２１までの物理的な経路の長さは、ビーム
操作ミラー１０５２における測定ビーム１０３９から操作ミラー１０５８におけ
る測定ビーム１０４１までの物理的な経路の長さに等しい。
【０２４２】 ２）ビーム操作ミラー１０５２における測定ビーム１０２３から測定対象物ミ
ラー１０６４における測定ビーム１０３１までの物理的な経路の長さは、測定対
象物ミラー１０６４における測定ビーム１０３３からビーム操作ミラー１０５２
における測定ビーム１０３７までの物理的な経路の長さに等しい。
【０２４３】 ３）ビーム操作ミラー１０５８におけるビーム１０１１の入射角と、ビーム１
０４１の入射角とは、名目上、同一である。 ４）ビーム操作ミラー１０５２におけるビーム１０２１の入射角と、ビーム１
０３７の入射角とは、名目上、同一である。
【０２４４】 第１０実施形態の条件の下では、ビーム操作ミラー１０５８におけるビーム１
０１１の位置とビーム１０４３の位置とが互いにほぼ重なり合い、ビーム操作ミ
ラー１０５２におけるビーム１０２１の位置とビーム１０３９の位置とが互いに
ほぼ重なり合うことは、当業者には明らかであろう。
【０２４５】 第６実施形態の操作ミラー６５２を備える操作ビーム組立体についての、各構
成部品の大きさと周波数応答に関する説明は、ビーム操作ミラー１０５２および
１０５８を備える第１０実施形態の両方のビーム操作組立体に適用される。
【０２４６】 第１０実施形態のこれ以外の部分についての説明は、第９実施形態についての
説明の対応部分と同一である。 図１１ａ−図１１ｆは、対象物の方位からほぼ独立し、かつ、対象物の横方向
の変位からほぼ独立している対象物の直線的変位を測定するための本発明の第１
１の実施形態を略図で示しており、ここで、横方向の変位は直線的変位に直交し
ている。第１１実施形態は、２本の直交する軸を中心とする対象物の方位の変化
について第１動作モードで動作する第２の分類の実施形態およびその変形例に由
来しており、２本の直交する軸は、対象物の直線的変位および／または横方向の
変位と直交していて、横方向の変位は両方の直線的変位と直交している。
【０２４７】 第１０および第１１実施形態の干渉計システムは、測定ビームが対象物に対し
て行うパスの回数の関連を除いて、おおむね同様である。第１１実施形態の測定
ビームは対向する二伝播方向で測定経路の特定部分を横切るが、第１０実施形態
では、対応する測定ビームは、伝播の一方向のみにおいて、特定部分を通る。第
１１実施形態の多パス構成において、出力測定ビーム成分の入力測定ビーム成分
からの効率的な分離は、偏向符号化および偏向ビーム・スプリッタを利用して行
われる。
【０２４８】 第１０実施形態と第１１実施形態の多くの要素が類似した機能を果たし、こう
した要素は、第１１実施形態で同様の機能を果たす要素の数字番号が、第１０実
施形態の対応する要素の数字番号に１００を加えたものに等しいという数字番号
の枠組みで示されている。基準ビーム経路および測定ビーム経路の一部の部分は
、第１０実施形態の対応する経路部分と同じ説明を有する第１１実施形態の基準
経路もしくは測定経路の一部分の数字番号が、第１０実施形態の対応する経路部
分の数字番号に１００を加えたものに等しいという数字番号の枠組みにより示さ
れている。
【０２４９】 第１１実施形態の測定ビーム経路の一部の部分については、伝播と逆方向の一
部の部分を横切る測定ビームがある。逆ではない、すなわち順方向の伝播方向は
、測定対象物ミラー１１６４への第１のパスと関連付けられており、逆方向の伝
播方向は、測定対象物ミラー１１６４への第２のパスと関連付けられている。逆
方向に一部の部分を横切る追加測定ビームの説明は、その他の点では、第１０実
施形態において伝播の正方向に横切る測定ビームとの関連でなされた説明の対応
する部分と同じであり、逆方向に横切る測定ビームの英数字は、接尾辞Ｒにより
数を大きくした、順方向に横切る関連する測定ビームの数字番号と等しい。
【０２５０】 測定ビーム１１４３および基準ビーム１１１２の生成の説明は、第１０実施形
態の測定ビーム１０４３と基準ビーム１０１２との生成の対応する説明に対して
の記述と同一である。図１１ｄに示す通り、ビーム１１４３の第１部分は無偏向
ビーム・スプリッタ１１７１によりビーム１１４５として伝達される。ビーム１
１４５は、検出器１１９０に突き当たって、電子信号１１２８を生成する。ビー
ム１１４３の第２部分は、図１１ｄの平面で偏向され、無偏向ビーム・スプリッ
タ１１７１により反射され、４分の１波長位相遅延板１１７２により、円形偏向
ビームとして伝達され、ミラー１１７３により対向円形偏向を伴うビームとして
反射され、位相遅延板１１７２により図１１ｄの平面に対して直角に偏向された
ビームとして伝達され、その後、その一部分が無偏向ビーム・スプリッタ１１７
１により反射され、ビーム１１４３Ｒとなる。ビーム１１４３Ｒは図１１ｄの平
面と直角に偏向している。
【０２５１】 検出器１１９０の要素を、図１１ｅに略図にして示した。ビーム１１４５が検
出器１１９０に入ると、ビーム１１４５の第１部分は無偏向ビーム・スプリッタ
１１９０Ａに反射され、ビーム１１４５Ａとなる。ビーム１１４５Ａはレンズ１
１９０Ｂにより、４セル検出器、二次元高速ＣＣＤカメラまたは側面効果ホトダ
イオードなどの検出器１１９０Ｃ上の一点に焦点を結ぶ。二次元データアレイは
、電子信号１１２８Ａとして送信される。検出器１１９０Ｃ上の一点の位置は、
ビーム１１４５Ａの横剪断によりもたらされるのではなく、ビーム１１４５Ａの
伝播方向の変化が検出器１１９０Ｃ上の一点の位置を動かす。それ故、電子信号
１１２８Ａは、ビーム１１４５Ａの伝播方向についての情報を含む。
【０２５２】 ビーム１１４５の第２の部分は、ビーム１１４５Ｂとして伝達される。ビーム
１１４５Ｂは、４セルなどの検出器１１９０Ｄに当たり、電子信号１１２８Ｂを
生成する。検出器１１９０Ｄ上のビーム１１４５Ｂの位置は、ビーム１１４５Ｂ
の横剪断によりもたらされるが、検出器１１９０Ｄにおいてビーム１１４５Ｂの
伝播方向が変化すれば、検出器１１９０Ｄ上のビーム１１４５Ｂの位置が移動す
る。それ故、電子信号１１２８Ｂはビーム１１４５Ｂの横剪断についての情報を
含む。電子信号１１２８Ａおよび１１２８Ｂは、電子信号１１２８を成す。
【０２５３】 図１１ａに示すように、基準ビーム１１１２の第１部分は、無偏向ビーム・ス
プリッタ１１７４により、ビーム１１１４として伝達され、基準ビーム１１１２
の第２部分は、無偏向ビーム・スプリッタ１１７４により、ビーム１１１６とし
て反射される。図１１ｄおよび図１１ｆに示すように、ビーム１１１４は検出器
１１９２に当たり、電子信号１１３０を生成する。
【０２５４】 検出器１１９２の要素を略図として図１１ｆに示した。ビーム１１１４が検出
器１１９２に入ると、ビーム１１１４の第１部分が無偏向ビーム・スプリッタ１
１９２Ａにより反射され、ビーム１１１４Ａとなる。ビーム１１１４Ａは、レン
ズ１１９２Ｂにより、４セル検出器、二次元高速ＣＣＤカメラまたは側面効果ホ
トダイオードなどの検出器１１９２Ｃ上の一点に焦点を結ぶ。二次元データアレ
イは電子信号１１３０Ａとして送信される。検出器１１９２Ｃ上の一点の位置は
、ビーム１１１４Ａの横剪断によりもたらされるのではなく、ビーム１１１４Ａ
の方向の変化が検出器１１９２Ｃ上の一点の位置を動かす。それ故、電子信号１
１３０Ａは、ビーム１１１４Ａの伝播方向についての情報を含む。
【０２５５】 ビーム１１１４の第２の部分は、ビーム１１１４Ｂとして、無偏向インタフェ
ース１１９２Ａにより伝達される。ビーム１１１４Ｂは、４セルなどの検出器１
１９２Ｄに当たり、電子信号１１３０Ｂを生成する。検出器１１９２Ｄ上のビー
ム１１１４Ｂの位置は、ビーム１１１４Ｂの横剪断によりもたらされるが、検出
器１１９２Ｄにおいてビーム１１１４Ｂの伝播方向が変化すれば、検出器１１９
２Ｄ上のビーム１１１４Ｂの位置が移動する。それ故、電子信号１１３０Ｂはビ
ーム１１１４Ｂの横剪断についての情報を含む。電子信号１１３０Ａおよび１１
３０Ｂは、電子信号１１３０を成す。
【０２５６】 電子信号１１２８および１１３０は、電子信号プロセッサ１１９４（図１１ｄ
参照）に送信される。測定ビーム１１４５Ａおよび基準ビーム１１１４Ａの伝播
方向についての情報を含む電子信号１１２８および１１３０の成分から、電子プ
ロセッサ１１９４は、電子信号１１３２を生成する。測定ビーム１１４５Ｂおよ
び基準ビーム１１１４Ｂの横剪断についての情報を含む、電子信号１１２８およ
び１１３０の成分から、電子プロセッサ１１９４は、電子信号１１３４を生成す
る。
【０２５７】 電子信号１１３２は方向づけトランスジューサ１１５３Ａおよび１１５３Ｂに
送られ、電子信号１１３４が方向づけトランスジューサ１１５９Ａおよび１１５
９Ｂに送信される。信号１１３２に含まれる情報をサーボシステムのエラー信号
として利用して、ビーム操作ミラー１１５２の向きを方向づけトランスジューサ
１１５３Ａおよび１１５３Ｂにより修正し、測定ビーム１１４３の伝播方向を、
直交する二方向において、測定対象物ミラー１１６４の方位の変化から独立して
ほぼ一定に維持する。信号１１３４に含まれる情報をサーボシステムのエラー信
号として利用して、ビーム操作ミラー１１５８の向きを方向づけトランスジュー
サ１１５９Ａおよび１１５９Ｂにより修正し、測定ビーム１１４３の横位置を、
直交する二方向において、ビーム１１３１および１１３３の経路の平均に沿った
測定対象物ミラー１１６４の位置の変化から独立してほぼ一定に維持する。ビー
ム操作要素１１５８による測定ビームの第１の方向転換位置からビーム操作要素
１１５２による測定ビームの第１の方向転換位置までの測定ビームの物理的な経
路の長さが、ビーム操作要素１１５２による測定ビームの第２の方向転換からビ
ーム操作要素１１５８による測定ビームの第２の方向転換までの測定ビームの物
理的な経路の長さに等しく、また、ビーム操作要素１１５２による測定ビームの
第１の方向転換位置から測定対象物ミラー１１６４までの測定ビームの物理的な
経路の長さが、測定対象物ミラー１１６４からビーム操作ミラー１１５２による
測定ビームの第２の方向転換位置までの測定ビームの物理的な経路の長さに等し
いという、第１１実施形態の一連の条件下においては、測定対象物ミラー１１６
４の方位の変更が、ビーム操作要素１１５２による方位の変更により補償された
場合、ならびにビームの経路１１３１および１１３４の平均に沿った測定対象物
ミラー１１６４の位置の変更の効果が、ビーム操作ミラー１１５８の向きの変更
により補償される場合、ビーム操作要素１１５８において、ビーム１１４３の横
剪断は生じない。物理的な経路の長さに関するこうした条件は、第１１実施形態
条件として参照される。
【０２５８】 ビーム１１４３Ｒは、ビーム１１４３にほぼ同延であり、ビーム１１４３Ｒ（
図１１ａ参照）は、１１４３の伝播方向にほぼ対向する伝播方向を有する。その
結果、ビーム１１４３Ｒは、干渉計の一部を通った光のパス、すなわちビーム１
１４３の生成を導いたパスを事実上再トレースして、ビーム１１１１Ｒを生成す
る。干渉計の一部を通っての再トレースは、特に、測定対象物ミラー１１６４へ
の通過を含む。ビーム１１１１Ｒは事実上、ビーム１１１１と同延であり、ビー
ム１１１１Ｒは、ビーム１１１１の伝播方向にほぼ対応する伝播方向を有する。
【０２５９】 ビーム１１１１Ｒは、図１１ａの平面に直交するように偏向され、偏向ビーム
・スプリッタ１１５０に反射されてビーム１１４７となる。ビーム１１４７はミ
ラー１１７７に反射され、ビーム１１４９となる。
【０２６０】 基準ビーム１１１６は、ミラー１１７６Ａおよび１１７６Ｂに反射されて、ビ
ーム１１１８を形成する。ミラー１１７６Ａおよび１１７６Ｂは共に、ペンタプ
リズムと同じように、図１１ａの平面上にあるビーム１１１６と１１１８の間に
一定の偏差を生じさせる。
【０２６１】 ビーム１１４９の一部分は、無偏向ビーム・スプリッタにより出力ビーム１１
２４の一成分として転送される。ビーム１１１８の一部分は、無偏向ビーム・ス
プリッタにより出力ビーム１１２４の第２の成分として転送される。ビーム１１
２４は混合光ビームであり、ビーム１１４９および１１１８は共に、図１１ａの
平面に対して直交するように偏向されていて、ビームスプリッタ１１７８は無偏
向型である。ビーム１１２４は検出器１１８６に突き当たり、混合ビーム１１２
４の測定ビーム成分と基準ビーム成分の位相における差に関連する電子信号１１
３６を生成する。電子信号１１３６は、次の処理のために電子プロセッサおよび
コンピュータ１１８８に送信され、混合ビーム１１２４の測定ビーム成分および
基準ビーム成分の位相の差についての情報を得る。混合ビームの検出は、一般に
、ヘテロダイン信号を生成する光電検出により行われ、この位相は、測定ビーム
と基準ビームの経路の長さの差に関連している。ヘテロダイン信号の位相は、電
子プロセッサおよびコンピュータ１１８８により、例えば、ヘテロダイン信号の
フーリエ変換やヒルベルト変換により決定することができる。
【０２６２】 第１１実施形態のこれ以外の部分についての説明は、第４および第１０実施形
態についての説明の対応する部分と同一である。 図１２ａ−図１２ｅは、対象物の方位からほぼ独立し、かつ、対象物の横方向
の変位からもほぼ独立した対象物の直線的変位を測定するための、本発明の第１
２の実施形態の略図であり、横方向の変位は直線的変位と直交している。第１２
の実施形態は、第１軸を中心として対象物の方位を変更するための第１動作モー
ド、ならびに第１軸と直交する第２軸を中心として対象の方位を変更するための
第２動作モードで動作する第２の分類の実施形態およびその変形例に由来してお
り、第１軸および第２軸は対象物の直線的変位および／または横方向の変位と直
交しており、横方向の変位は第２軸および直線的変位の両方と直交している。
【０２６３】 第７および第１２実施形態の干渉計システムは、測定ビームが対象物に対して
行うパスの回数の関連を除いて、おおむね同様である。第１２実施形態の測定ビ
ームは伝播の対向する二方向において測定経路の特定部分を横切るが、第７実施
形態では、対応する測定ビームは、伝播の一方向のみにおいて、特定部分を横切
る。第１２実施形態の多パス構成において、入力測定ビーム成分から出力測定ビ
ーム成分を効率的に分離することは、偏向符号化および偏向ビーム・スプリッタ
を利用して行われる。
【０２６４】 第７および第１２の実施形態の多くの要素が同様の機能を果たし、こうした要
素は、第１２実施形態について同様の機能を果たす要素の数字番号が、第１１実
施形態の対応要素の数字番号に５００を加えた数字となるという数字番号の枠組
みにより示される。測定ビーム経路の特定部分は、第７実施形態の対応する経路
部分と同じ説明となる第１２実施形態の測定経路の特定部分の数字番号が、第７
実施形態の対応する経路部分の数字番号に５００を加えた数値に等しいという数
字番号の枠組みにより示されている。
【０２６５】 第１２実施形態の測定ビームの経路の特定部分については、伝播とは逆方向に
特定部分を横切る測定ビームがあり、伝播と逆でない、すなわち順方向は、測定
対象物ダハプリズム１２６２への第１のパスに関連しており、伝播の逆方向は、
測定対象物ダハプリズム１２６２への第２のパスに関連している。逆方向に特定
部分を横切る追加測定ビームの説明は、その他の部分では、第７の実施形態にお
いて伝播と逆でない方向に横切る関連測定ビームについての説明の対応部分と同
一であり、逆方向に横切る測定ビームの英数字は、逆でない方向に横切る関連測
定ビームの数字番号を接尾辞Ｒの分だけ多くしたものと等しい。
【０２６６】 測定ビーム１２３３および基準ビーム１２１２の生成の説明は、第７実施形態
において測定ビーム７３３および基準ビーム７１２の生成の対応する説明に対す
る記述と同一である。図１２ｃに示すように、ビーム１２３３の第１部分は、無
偏向ビーム・スプリッタ１２７１によりビーム１２３５として転送される。ビー
ム１２３５は検出器１２９０に突き当たって電子信号１２２８を生成する。ビー
ム１２３３の第２部分は、図１２ｃの平面において偏向され、無偏向ビームスプ
リッタ１２７１により反射され、４分の１波長位相遅延板１２７２により、円形
偏向ビームとして伝達され、ミラー１２７３により対向円形偏向を伴うビームと
して反射され、４分の１波長位相遅延板１２７２により図１２ｃの平面に対して
直角に偏向されたビームとして伝達され、その後、その一部分が無偏向ビーム・
スプリッタ１２７１により反射されてビーム１２３３Ｒとなる。ビーム１２３３
Ｒは図１２ｃの平面と直角に偏向している。
【０２６７】 検出器１２９０の要素を、図１２ｄに略図にして示した。ビーム１２３５が検
出器１２９０に入ると、ビーム１２３５の第１部分は無偏向ビーム・スプリッタ
１２９０Ａに反射され、ビーム１２３５Ａとなる。ビーム１２３５Ａはレンズ１
２９０Ｂにより、デュアルセル検出器、線形アレイ、高速ＣＣＤカメラまたは側
面効果ホトダイオードなどの一次元検出器１２９０Ｃ上の一点に焦点を結ぶ。一
次元データアレイは、電子信号１２２８Ａとして送信される。一次元検出器１２
９０Ｃ上の一点の位置は、ビーム１２３５Ａの横剪断によりもたらされるのでは
なく、一次元検出器１２９０Ｃにより定義される平面でのビーム１２３５Ａの方
向およびビーム１２３５Ａの名目上の方向の変化が検出器１２９０Ｃ上の一点の
位置を動かす。それ故、電子信号１２２８Ａは、一次元検出器１２９０Ｃにより
定義される平面でのビーム１２３５Ａの伝播方向、ならびにビーム１２３５Ａの
名目上の方向についての情報を含み、平面は図１２ａの平面と直交し、測定ビー
ム１２０１の名目上の伝播方向に直交する平面に対応する。
【０２６８】 ビーム１２３５の第２の部分は、ビーム１２３５Ｂとして伝達される。ビーム
１２３５Ｂは、デュアルセル検出器などの一次元検出器１２９０Ｄに当たり、電
子信号１２２８Ｂを生成する。検出器１２９０Ｄ上のビーム１２３５Ｂの位置は
、ビーム１２３５Ｂの横剪断によりもたらされるが、検出器１２９０Ｄにおいて
ビーム１２３５Ｂの伝播方向が変化すれば、一次元検出器１２９０Ｄ上のビーム
１２３５Ｂの位置が移動する。それ故、電子信号１２２８Ｂはビーム１２３５Ｂ
の横剪断についての情報を含み、一次元検出器１２９０Ｄにより定義される平面
は、一次元検出器１２９０Ｃにより定義される平面と直交する。電子信号１２２
８Ａおよび１２２８Ｂは、電子信号１２２８を成す。
【０２６９】 図１２ａに示すように、基準１２１２の第１部分は、無偏向ビーム・スプリッ
タ１２７４により、ビーム１２１４として伝達され、基準１２１２の第２部分は
、無偏向ビーム・スプリッタ１２７４により、ビーム１２１６として反射される
。図１２ｃおよび図１２ｅに示すように、ビーム１２１４は検出器１２９２に当
たり、電子信号１２３０を生成する。
【０２７０】 検出器１２９２の要素を、図１２ｅに略図にして示した。ビーム１２１４が検
出器１２９２に入ると、ビーム１２１４の第１部分は、無偏向ビーム・スプリッ
タ１２９２Ａに反射され、ビーム１２１４Ａとなる。ビーム１２１４Ａはレンズ
１２９２Ｂにより、デュアルセル検出器、線形アレイ、高速ＣＣＤカメラまたは
側面効果ホトダイオードなどの一次元検出器１２９２Ｃ上の一点に焦点を結ぶ。
一次元データアレイは、電子信号１２３０Ａとして送信される。一次元検出器１
２９２Ｃ上の一点の位置は、ビーム１２１４Ａの横剪断によりもたらされるので
はなく、ビーム１２１４Ａの伝播方向の変化が検出器１２９２Ｃ上の一点の位置
を動かす。それ故、電子信号１２３０Ａは、一次元検出器１２９２Ｃにより定義
される平面でのビーム１２１４Ａの伝播方向、ならびに一次元検出器１２９０Ｃ
の平面に対応するよう調整された一次元検出器１２９２Ｃの平面でのビーム１２
１４Ａの名目上の方向についての情報を含む。
【０２７１】 ビーム１２１４の第２の部分は、ビーム１２１４Ｂとして伝達される。ビーム
１２１４Ｂは、デュアルセル検出器などの一次元検出器１２９２Ｄに当たり、電
子信号１２３０Ｂを生成する。検出器１２９２Ｄ上のビーム１２１４Ｂの位置は
、ビーム１２１４Ｂの横剪断によりもたらされるが、検出器１２９２Ｄにおいて
ビーム１２１４Ｂの伝播方向が変化すれば、一次元検出器１２９２Ｄ上のビーム
１２３５Ｂの位置が移動する。それ故、電子信号１２３０Ｂはビーム１２１４Ｂ
の横剪断についての情報を含み、平面は、一次元検出器１２９０Ｄにより定義さ
れる平面に対応するよう調整された一次元検出器１２９２Ｄにより定義される。
電子信号１２３０Ａおよび１２３０Ｂは、電子信号１２３０を成す。
【０２７２】 電子信号１２２８および１２３０は、電子信号プロセッサ１２９４（図１２ｃ
参照）に送信される。図１２ｃの平面に直交し、ビーム１２３５ａの名目上の伝
播方向に平行な平面における測定ビーム１２３５Ａおよび基準ビーム１２１４Ａ
の伝播方向についての情報を含む電子信号１２２８および１２３０の成分から、
電子プロセッサ１２９４は電子信号１２３２を生成する。図１２ｃの平面におけ
る測定ビーム１２３５Ｂと基準ビーム１２１４Ｂの横剪断についての情報を含む
電子信号１２２８および１２３０の成分から、電子プロセッサ１２９４は電子信
号１２３４を生成する。
【０２７３】 電子信号１２３２は、方向づけトランスジューサ１２５３Ａおよび１２５３Ｂ
に転送される。信号１２３２に含まれる情報をサーボシステムにおいてエラー信
号として利用して、方向づけトランスジューサ１２５３Ａおよび１２５３Ａによ
りビーム操作ミラー１２５２の方位を修正し、これにより、第１平面において、
測定ビーム１２３３の伝播方向を、測定対象物ダハプリズム１２６２の方位の変
更とは独立してほぼ一定に維持する。ここで第１平面は、図１２ａの平面に直交
し、かつ、ビーム１２０１の名目上の伝播方向に平行である。同時に、第１平面
に直交する平面において、測定ビーム１２３３の横位置を、測定ビーム１２０１
の伝播方向に名目上、直交する測定対象物ダハプリズム１２６２の翻訳から独立
にほぼ一定で、図１２ａの平面に直交し、ビーム１２０１の名目上の伝播方向に
直交する軸を中心とする測定対象物ダハプリズム１２６２の方位の変化からほぼ
独立した位置に維持する。ビーム操作要素１２５２による測定ビームの第１の方
向変更位置から測定対象物ダハプリズム１２６２までの測定ビームの物理的な経
路の長さが、測定対象物ダハプリズム１２６２からビーム操作ミラー１２５２に
よる測定ビームの第２の方向変換位置までの測定ビームの物理的な経路の長さに
等しいという条件下では、測定対象物ダハプリズム１２６２の方位の変化がビー
ム操作要素１２５２の方位の変化で補償される場合、ならびにビーム１２３３の
経路に対して名目上直交している測定対象物ダハプリズム１２６２の位置での変
位の効果が、ビーム操作要素１２５２の方位の変化により補償される場合、ビー
ム操作要素１２５２においてビーム１２３３の横剪断はない。物理的な経路の長
さに関してのこの条件は、第１２実施形態の条件として参照される。
【０２７４】 ビーム１２３３Ｒは、ビーム１２３３とほぼ同延であり、ビーム１２３３Ｒ（
図１２ｃ参照）は、１２３３の伝播方向とはほぼ反対の伝播方向を有する。その
結果、ビーム１２３３Ｒは、干渉計の一部分を通るパスをほぼ再トレースして、
このパスによりビーム１２３３が生成されることになり、ビーム１２１１Ｒが生
成される。干渉計の一部分を通る再トレースには、特に、対象物ダハプリズム１
２６２へのパスを含む。ビーム１２１１Ｒはビーム１２１１とほぼ同延であり、
ビーム１２１１Ｒはビーム１２１１の伝播方向とはほぼ反対の伝播方向である。
【０２７５】 ビーム１２１１Ｒは、図１２ａの平面に直交して偏向されており、ビーム１２
４７として、偏向ビームスプリッタに反射される。ビーム１２４７はミラー１１
７７に反射されてビーム１２４９となる。
【０２７６】 基準ビーム１２１６は、ミラー１２７６Ａおよびミラー１２７６Ｂにより反射
され、ビーム１２１８を形成する。ミラー１２７６Ａおよび１２７６Ｂは共に、
図１２ａの平面におけるビーム１２１６と１２１８との間に一定の偏差を生成す
る。これはペンタプリズムと同じである。
【０２７７】 ビーム１２４９の一部分は、出力ビーム１２２４の一成分として無偏向ビーム
スプリッタ１２７８により転送される。ビーム１２１８の一部分は、出力ビーム
１２２４の第２成分として、無偏向ビームスプリッタ１２７８により転送される
。ビーム１２２４は、混合された光ビームで、ビーム１２４９および１２１８は
、いずれも図１２ａの平面に対して直交するように偏向されており、ビームスプ
リッタ１２７８は、無偏向型である。ビーム１２２４は検出器１２８６に突き当
たり、混合ビーム１２２４の測定ビーム成分と基準ビーム成分の位相における差
に関連する電気信号１２３６を生成する。電気信号１２３６は、混合ビーム１２
２４の測定ビーム成分および基準ビーム成分の位相の差についての情報を得るた
め、電子プロセッサおよびコンピュータ１２８８に送信されて次の処理が行われ
る。混合ビームの検出は、一般に、ヘテロダイン信号を生成する光電検出により
行われ、この位相は、測定ビームと基準ビームの経路の長さの差に関連している
。ヘテロダイン信号の位相は、電子プロセッサおよびコンピュータ１１２８によ
り、例えば、ヘテロダイン信号のフーリエ変換やヒルベルト変換により決定する
ことができる。
【０２７８】 第１２実施形態のこれ以外の部分についての説明は、第４および第１１実施形
態の説明に関しての対応する部分と同一である。 本発明の第１２実施形態の第１の変形は、対象物の方位からほぼ独立し、かつ
、対象物の横方向の変位からほぼ独立している対象物の直線的変位の測定に関し
て記載する。横方向の変位は、直線的変位に直交する。第１２実施形態の第１の
変形例は、直交する二軸を中心とする対象物の方位の変化および／または対象物
の横方向の変位（横方向の変位は直線的変位に直交する）についての第２の動作
モードで動作する、第２の分類の実施形態およびその変形例に由来する。
【０２７９】 第１２実施形態の第１の変形例の干渉計システムおよび少なくとも１個のビー
ム操作組立体は、第１２実施形態の干渉計システムおよび少なくとも１個のビー
ム操作要素と同じ要素を備えているが、ただし、対象要素、特定の光ビームの検
出器、特定の光ビームの検出器が生成する信号、ならびに各サーボシステムにつ
いてはその限りでない。
【０２８０】 第１２実施形態の対象要素である測定対象ダハプリズム１２６２は、第１２実
施形態の第１の変形例においては、測定対象逆リフレクタ１２６２Ａ（図示せず
）に取って代わられる。その結果、出力ビーム１２３８Ａ、すなわち第７実施形
態の出力ビーム７３８に対応する、第１２実施形態の第１の変形例における出力
ビームについて、基準ビーム成分と測定ビーム成分の相対的な伝播方向は、第１
２実施形態の第１の変形例の測定対象逆リフレクタ１２６２Ａの方位の変化から
ほぼ独立している。しかし、直線的変位の方向に対して直交する平面における測
定対象逆リフレクタ１２６２Ａの横移動は、出力ビーム１２３８Ａの測定ビーム
成分の横方向の変位を生成する。
【０２８１】 第１２実施形態の第１の変形例の検出器１２７６Ａは、第７実施形態の検出器
７７６に対応しており、出力ビーム１２３８Ａの測定ビーム成分の横方向の変位
または剪断応力を検出し、電気信号１２４４、すなわち第７実施形態の電気信号
７４４に対応する電気信号を生成する。
【０２８２】 電子信号１２４４Ａは、第１２実施形態の第１の変形例の方向づけトランスジ
ューサ１２５３Ａおよび１２５３Ｂに送信される。信号１２４４Ａに含まれる情
報をサーボシステムでエラー信号として利用して、第１２実施形態の第１の変形
例の方向づけトランスジューサ１２５３Ａおよび１２５３Ｂによりビーム操作ミ
ラー１２５２の方位を修正し、それにより、出力ビーム１２３８Ａの測定ビーム
成分の横位置を、直線的変位の方向に直交する平面上の測定対象逆リフレクタ１
２６２Ａの横移動から独立して、および／または第１２実施形態の第１の変形例
のビーム１２０１の伝播方向に名目上直交する２本の直交軸を中心とした測定対
象逆リフレクタ１２６２Ａの方位の変化から独立して、ほぼ一定に維持する。
【０２８３】 第１２実施形態の第１の変形例についてのこれ以外の内容は、第１２実施形態
についての記載の対応部分と同一である。 図１３ａ−図１３ｂは、対象の方位および対象の横方向の変位からほぼ独立し
た対象の直線的変位を測定するための本発明の第１３実施形態を略図で示してい
る。横方向の変位は直線的変位に直交している。第１３実施形態は、直交する二
軸を中心とする対象の方位の変化について第１動作モードで動作する、本発明の
第３の分類の実施形態及びその変形例からのものである。
【０２８４】 図１３ａに示す光ビーム１３１０および光ビーム１３１０の光源についての説
明は、第１実施形態での、光ビーム１１０および光ビーム１１０の光源について
の説明と同一である。図１３ａに示すように、ビーム１３１０はビーム操作ミラ
ー１３５０の表面で反射されてビーム１３１２となる。ビーム操作ミラー１３５
０ならびに方向づけトランスジューサ１３５１Ａおよび１３５１Ｂは、入力ビー
ム１３１０の方向を変換するビーム操作組立体を成す。ビーム１３１２はミラー
１３５２Ａおよび１３５２Ｂにより反射され、ビーム１３１４を形成する。ミラ
ー１３５２Ａおよび１３５２Ｂは、共に、ペンタプリズムと同様、図１３ａの平
面でビーム１３１２と１３１４との間に一定の偏差を生じる。
【０２８５】 図１３ａについて説明を続けると、ビーム１３１４は、図１３ａの平面におい
て偏向された測定ビーム１３１５として転送されるビーム１３１４の一部分、な
らびに図１３ａの平面に対して直交するように偏向された基準ビーム１３１６と
して反射されるビーム１３１４の第２部分は、偏向ビーム・スプリッタ１３５４
に突き当たる。
【０２８６】 ビーム１３１５は、偏向ビーム・スプリッタ１３５６によりビーム１３１７と
して転送される。ビーム１３１７は、図１３ａの平面において偏向され、４分の
１波長位相遅延板１３５８により円形偏向ビームとして伝達され、反射面が単一
の測定対象ミラー１３６０により、対向円形偏向を伴うビームとして反射され、
次に、４分の１波長位相遅延板１３５８により図１３ａの平面に直交するように
直線的に偏向されたビーム１３１９として伝達される。ビーム１３１９偏向ビー
ム・スプリッタ１３５６に反射されてビーム１３２１となる。ビーム１３２１は
ミラー１３６２に反射されてビーム１３２３となる。
【０２８７】 基準ビーム１３１６は、半波長位相遅延板１３６４により転送され、図１３ａ
の平面において線形に偏向されたビーム１３１８となる。ビーム１３１８は逆リ
フレクタ１３６６により逆反射されて、ビーム１３２０となる。
【０２８８】 測定ビーム１３２３は出力ビーム１３２８の一成分として偏向ビーム・スプリ
ッタ１３６８により反射される。ビーム１３２０は出力ビーム１３２８の第２成
分として偏向ビーム・スプリッタ１３６８により転送される。ビーム１３２８は
、ミラー１３７０に反射されてビーム１３３０となり、ビーム１３３０はビーム
操作ミラー１３５０の第２表面により反射されて出力ビーム１３３２となる。
【０２８９】 出力ビーム１３３２は、光システム１３９８に入り、ビーム１３３８として出
てくる。出力ビーム１３３２の基準ビーム成分は、直交する二軸を中心として画
像の反転を経験し、出力ビーム１３３２の測定ビーム成分は、直交する軸の１本
を中心として画像の反転を経験した。図１３ａの光システム１３９８はビーム１
３３２の基準ビーム成分に比べて、ビーム１３３２の測定ビーム成分において、
追加の画像反転を導入し、これによりビーム１３３８の基準ビーム成分が、２を
法とした直交する二軸のそれぞれを中心として、ビーム１３３８の測定ビーム成
分により経験される画像反転の数と同じ数の画像反転を経験した。
【０２９０】 ビーム１３３２の基準ビーム成分は、偏向ビーム・スプリッタ１３７２により
転送され、ミラー１３７４により反射されて、ビーム１３３４となる。ビーム１
３３４は画像インバータ１３７６に入る。図１３ｂに示す通り、画像インバータ
１３７６は３つのミラー１３７６Ａ、１３７６Ｂ、１３７６Ｃから成る。図１３
ｂの平面は図１３ａの平面と直交する。ビーム１３３４は３つのミラー１３７６
Ａ、１３７６Ｂ、１３７６Ｃのそれぞれに反射され、画像インバータ１３７６を
出てビーム１３３６となる。
【０２９１】 ビーム１３３２の測定ビーム成分は、偏向ビーム・スプリッタ１３７２により
反射されてビーム１３３３となる。ビーム１３３３は、ミラー１３７８Ａおよび
１３７８Ｂにより反射され、ビーム１３３５を形成する。ミラー１３７８Ａおよ
び１３７８Ｂは共に、図１３ａの平面においてビーム１３３３とビーム１３３３
との間の一定の偏差を生成する。これはペンタプリズムと同様である。
【０２９２】 ビーム１３３６は、出力ビーム１３３８の一成分として、偏向ビーム・スプリ
ッタ１３８０により転送される。ビーム１３３５は、出力ビーム１３３８の第２
成分として、偏向ビーム・スプリッタ１３８０により反射される。
【０２９３】 ビーム１３３８の一部分は、無偏向ビーム・スプリッタ１３８２により反射さ
れてビーム１３４０となる。ビーム１３４０は検出器１３８４に突き当たり、ビ
ーム１３４０の測定ビーム成分および基準ビーム成分の伝播方向の差に関連する
電気信号１３４８を生成する。
【０２９４】 出力ビーム１３３８の第２成分は、無偏向ビーム・スプリッタ１３８２により
転送され、ビーム１３４２となる。ビーム１３４２は、混合光ビーム１３４４を
生成する方向に向けてある偏向装置１３８６により転送される。ビーム１３４４
は検出器１３８８に突き当たり、混合ビーム１３４４の測定ビーム成分と基準ビ
ーム成分との位相の差に関連する電気信号１３４６を生成する。電気信号１３４
６は、電子プロセッサおよびコンピュータ１３９０に送られて、混合ビーム１３
４４の測定ビーム成分および基準ビーム成分の位相の差についての情報に関して
次の処理を行う。
【０２９５】 電気信号１３４８は、方向づけトランスジューサ１３５１Ａおよび１３５１Ｂ
に送信される。信号１３４８に含まれる情報は、サーボシステムでエラー信号を
して使用され、方向づけトランスジューサ１３５１Ａおよび１３５１Ｂによりビ
ーム操作ミラー１３５０の方位を修正して、これにより、ビーム１３３２の測定
ビーム成分の伝播方向を、測定対象物ミラー１３６０の方位の変化とは独立に、
ビーム１３３２の基準ビーム成分の伝播方向との関連でほぼ一定に維持する。ビ
ーム操作ミラー１３５０の第１表面から測定対象物ミラー１３６０までの物理的
な経路の長さが、ビーム対象物ミラー１３６０から操作ミラー１３５０の第２表
面までの物理的な経路の長さと等しいという条件下においては、測定対象物ミラ
ー１３６０の向きの変更が、ビーム操作ミラー１３５０による向きの変更により
補償された場合、操作ミラー１３５０において、ビーム１３３２の測定ビーム成
分の横剪断は生じない。物理的な経路の長さに関するこうした条件は、第１３実
施形態条件として参照される。
【０２９６】 第１３実施形態のこれ以外の内容は、上述の実施形態およびその変改について
の記述の対応する部分と同一である。 本発明の第１３実施形態は、本発明の第１実施形態について記載されたものに
加えて、もうひとつの利点を示す。追加の利点は、ビーム操作ミラー１３５０お
よび方向づけトランスジューサ１３５１Ａおよび１３５１Ｂの大きさに関連して
いる。第１３実施形態の条件下で、ビーム操作ミラー１３５０の大きさは、入力
ビーム１３１０が投射された大きさを収容できる程度の大きさがありさえすれば
よく、入力ビーム１３１０と出力ビーム１３３２の位置は、ビーム操作ミラー１
３５０に静止している。これにより、ビーム操作ミラー１３５０および方向づけ
トランスジューサ１３５１Ａおよび１３５１Ｂの許容される最小の大きさの削減
、ならびにビーム操作ミラー組立体の周波数応答の付随する改良について、第１
３実施形態に関する利点がさらに生じることになる。
【０２９７】 ビーム１３３２の画像反転が望まれない複雑さを呈さないエンドユースのアプ
リケーションのために、第１３実施形態のインバータ１３９８を省略しても、本
発明の範囲または精神から逸脱することなく、第１３実施形態の変形例を形成す
ることができる。第１３実施形態の変形例についてのこれ以上の説明は、第１３
実施形態についての記述の対応する部分の記載と同一である。第１３実施形態の
その他の変形例として、測定対象物に、測定ビームを反射するためのダハプリズ
ムもしくは逆リフレクタが含まれている例を含むことができる。このような変形
例においては、システムは、必要に応じて第２モードで動作し、測定対象物のこ
の部分での変化を補償する。
【０２９８】 上述の実施形態の中には、ビーム操作組立体および制御回路を、基準ビームお
よび測定ビームを生成するレーザ・ソースでスプリアス反射が生じてしまうとい
う好ましくない効果を削減するために用いることができるものがある。偏向ビー
ムのスプリット面または４分の１波長板での不完全さの結果として生じるスプリ
アス反射は、場合によっては、レーザ・ソースまで照り返して、レーザ・ソース
の性能を不安定にしたり、変化させたりすることがある。このような望ましくな
い効果を削減するために、システムを以下のように調整することができる。
【０２９９】 ソース・レーザの性能に否定的な効果を及ぼすスプリアス反射が識別された場
合、基準ビームの方向を定めている光学部品のひとつを調整して、基準ビームの
方向を少し修正し、出口基準ビームの方向または位置に対応する変化を生じさせ
る。例えば、システムの中に基準対象物として平面ミラーがあるなら、その平面
ミラーの角度方位を調整することができる。あるいは、システム中に、基準とな
る逆リフレクタを形成しているミラーがあるなら、こうしたミラーを調整して、
その表面が互いに正確には正規にならないようにする。あるいは、基準ビーム中
に小型角度オフセットを導入するための基準経路に、くさびまたはプリズムを導
入することができる。光学部品がどのようなものであれ、その光学部品は、基準
ビームから生じたスプリアスな反射がもうレーザ・ソースに戻るように伝播して
来なくなるまで調整する。
【０３００】 さらに、制御回路の検出器は、出口基準ビームの方向または位置の変化を検出
し、サーボ制御装置の方位を、出口基準ビームおよび測定ビームの相対的な位置
および／または方向における変化に応じて向きを変化させる。ビーム操作ミラー
は、測定ビームの方向を、出口測定ビームが出口基準ビームの変化の軌跡に従う
ように変える。例えば、出口基準ビームおよび測定ビームがほぼ平行および／ま
たは同延を維持するようにする。その結果、測定ビームから生じるスプリアス反
射は、もはやレーザ・ソースに戻るようには伝播しない。さらに、ビーム操作組
立体および制御回路は、基準ビームおよび測定ビームの位置合わせを維持する。
【０３０１】 本手順は、干渉計システムの製造中に実施して、スプリアス反射のレーザ・ソ
ースへ戻る方向の伝播を防止または削減する、このシステムの光学部品の位置合
わせを決定する。一般に、本手順は、制御回路およびこの回路によるビーム操作
組立体の方位の制御に、バイアスオフセットを光学的に導入する。
【０３０２】 あるいは、オフセットは、サーボコントローラにおいて、電子的に導入するこ
ともできる。どのように導入しても、オフセットは、測定対象物の角度方位また
は位置の変化に応じてビーム操作要素により行使される一般的な方位の範囲で、
スプリアス反射のレーザ・ソースを戻る方向での伝播を防止するか、少なくとも
最低限に抑えるのに十分な大きさでなければならない。
【０３０３】 また、１つ以上の光操作系を有する干渉測定装置の実施例は、測定対象物の角
方位測定に用いることも可能であり、さらに測定対象物に対する変位の変化の測
定も可能である。例えば、ステージミラー等の角方位を測定する場合、干渉測定
装置には、複数の変位を測定する干渉計が含まれ、この干渉計を“積み重ね”て
、ステージミラー上の空間的に離れた複数の位置までの距離を測定し、これによ
ってステージミラーの方位を求めることができる。例えば、基準面から、ステー
ジミラー上の３つの各非共線点までの距離によって、ステージミラーの位置およ
び角方位が完全に求められる。干渉測定装置には光操作系が含まれ、この光操作
系によって、光は、積み重ねられた干渉計の内部あるいは外部に導かれる。一方
、干渉測定装置には、共通の光操作系が含まれ、この光操作系によって少なくと
も測定光および基準光の内１つの光が、積み重ねられた各干渉計に導かれる。図
１７ａ乃至ｃは、そのような積み重ねられた２つの干渉計の実施例を示す。
【０３０４】 図１７ａ乃至ｃの干渉計１７１０は、上述の図１５ａのものと同一であるが、
異なる点は、再帰反射鏡１５３２が複合再帰反射鏡１７３２（図１７ｂに示す）
と入れ替わっており、さらに、この装置には偏光分割器１５１２に接続された分
割菱面体１７１３（図１７ｃに示す）が含まれることである。図１７ｃに示すよ
うに、分割菱面体１７１３は、入力光１５１４を受け取り、それを２つの中間光
１７１５ａおよび１７１５ｂに分離する。分割菱面体１７１３には、入力光１５
１４を分割するための非偏光分割面１７１７ａ、および中間光１７１５ｂを中間
光１７１５ａに平行にするための反射面１７１７ｂが含まれる。図１７ｃは、図
１７ａの面に垂直な平面内にあり、入力光１５１４を含む。
【０３０５】 偏光分割器１５１２によって、中間光１７１５ａおよび１７１５ｂは、基準光
１７１６ａおよび１７１６ｂ（点線）と測定光１７１８ａおよび１７１８ｂ（実
線）に分離されるが、これらは直線偏光されており互いに直交している。図１７
ａは、１組の基準光および測定光のみを示し、他の組の光は、図１７ａの面に平
行な第２面の第１組に平行に伝播する。これ以降の基準光および測定光の説明で
は、特に指定のない限り、光１７１６および１７１８のように両方の組を同時に
言及する。
【０３０６】 偏光分割器１５１２によって、測定光１７１８は光操作系１５２０に導かれ、
光操作系１５２０によって、この測定光は複合基準再帰反射鏡１７３２を通って
導かれる。複合基準再帰反射鏡は、台形状であり、その中央を通過する光は再帰
的に反射されない。その結果、光操作系１５２０によって、測定光１７１８は、
ステージミラー１５３４すなわち測定対象物にほぼ垂直な入射角で当たるように
導かれる。そして、ステージミラー１５３４によって、測定光は反射され、光操
作系１５２０および偏光分割器１５１２へ同じ経路を辿って戻る。測定光は４分
の１波長板１５３６を２回通過するが、この４分の１波長板は光操作系１５２０
と偏光分割器１５１２の間に位置し、測定光の直線偏光が９０°回転する。
【０３０７】 偏光分割器１５１２によって、基準光１７１６は、光操作系１５２０に導かれ
、光操作系１５２０によって基準光は複合基準再帰反射鏡１７３２に導かれる。
そして、この複合基準再帰反射鏡によって、基準光は光操作系１５２０に戻され
、さらに偏光分割器１５１２に導かれる。また、基準光も４分の１波長板１５３
６を２回通過し、これによってその直線偏光が９０°回転する。そして、偏光分
割器１５１２によって、偏光回転した基準光１７１６ａおよび測定光１７１８ａ
が再び合成され、出力光１７４０ａが形成されるが、これには、部分的に重なる
出射基準光および測定光が含まれる。また偏光回転された基準光１７１６ｂおよ
び測定光１７１８ｂが再び合成されて出力光１７４０ｂが形成されるが、これに
は部分的に重なる出射基準光および測定光が含まれる。
【０３０８】 図１７ｂは、図１７ａの面に垂直な面からみた装置の図であり、この装置には
ステージミラー１５３４面が含まれる。図１７ｂは、菱面体１７１３上の入力光
１５１４、複合基準再帰反射鏡１７３２上の基準光１７１６ａおよび１７１６ｂ
、ステージミラー１５３４上の測定光１７１８ａおよび１７１８ｂ、および偏光
分割器１５１２から出射される出力光１７４０ａおよび１７４０ｂの横断面を示
す。
【０３０９】 光分割器１５４２によって、出力光１７４０ａの一部が検出装置１５４４に送
られ、検出装置１５４４によって、出力光の出射基準光および出射測定光の伝播
方向における差が測定される。この検出装置によって、このような差を示すエラ
ー信号１５５０がサーボ制御装置１５３０に送られ、既に述べたように、サーボ
制御装置１５３０によって信号１５２８が光操作系１５２０に送られ、光操作系
の向きがエラー信号に応じて変えられる。
【０３１０】 出力光１７４０ｂおよび残りの出力光１７４０ａは、偏光板を各々通過し、出
射基準光および出射測定光成分の偏光が混合される。上述したように、信号処理
装置１７４８はこの混合光を受け取り、基準光１７１６ａと測定光１７１８ａ間
、および基準光１７１６ｂと測定光１７１８ｂ間の光路長の変化を求める。測定
された光路長の変化およびステージミラー１５３４上の測定光１７１８ａおよび
１７１８ｂ間距離に基づき、信号処理装置１５４８はまたステージミラーの角方
位の変化を求める。
【０３１１】 他の角度測定の実施例において、光操作系は干渉計の外部にあってもよい。こ
のような一実施例には、図１５ｂと同じ干渉測定装置が含まれるが、異なる点は
、図１７ａの実施例のように、分割菱面体（例えば、分割菱面体１７１３）が偏
光分割器１５１２に取り付けられ、入力光１５１４が２本の平行伝播光に分割さ
れる点と、再帰反射鏡１５３２が複合再帰反射鏡１７３２と入れ替わっている点
である。分割菱面体および複合再帰反射鏡のために、図１７ａの実施例によって
、出射光１５４０ａおよび１５４０ｂが生成されるのと同様に、この干渉計によ
って２本の出射光が生成される。出射光の処理は図１７ａの実施例と同様であり
、ここで信号処理装置１７４８等の信号処理装置によって、この２つの出射光か
ら得られる信号に基づいて角度が計算される。
【０３１２】 変位、角度、あるいはその両方を測定するさらに他の実施例においては、光操
作系は、測定対象物を２回通過する干渉計に用いられる。このように２回通過す
ることによって、測定対象物の角方位の範囲を超えて出射基準光および出射測定
光の平行度を受動的に維持することができるが、動的光操作系によって、さらに
上述した多くの利点が得られる。例えば、動的光操作系によって、出射基準光お
よび出射測定光の横方向の変位、あるいは測定対象物の角方位あるいは位置が変
わることによって生じる干渉計内における基準光および測定光の成分の横方向変
位を最小にすることができる。図１８ａ乃至ｃはそのような実施例の概略図を示
す。
【０３１３】 図１８ａ乃至１８ｃの干渉計１８１０は、上述した図１５ａと同一であるが、
異なる点は、再帰反射鏡１５３２が複合再帰反射鏡１８３２（図１８ｂに示す）
に入れ替わり、さらにその装置には偏光分割器１５１２に接続された再循環プリ
ズム１８１３（図１８ｃに示す）が含まれ、光が装置を介して２回通過するとい
う点である。
【０３１４】 偏光分割器１５１２によって、入力光１５１４が基準光１８１６（点線）と測
定光１８１８（実線）に分離され、測定光１８１８が光操作系１５２０へ導かれ
、光操作系１５２０によって、測定光が複合基準再帰反射鏡１８３２を介して導
かれる。複合基準再帰反射鏡は台形状であり、それの中央を通過する光は再帰反
射されない。その結果、光操作系１５２０によって、測定光１８１８は、ステー
ジミラー１５３４すなわち測定対象物にほぼ垂直な入射角で当たるように導かれ
る。そして、ステージミラー１５３４によって、測定光が反射され、光操作系１
５２０および偏光分割器１５１２へ同じ経路を辿って戻る。測定光は４分の１波
長板１５３６を２回通過するが、４分の１波長板１５３６は、光操作系１５２０
と偏光分割器１５１２の間に位置し、測定光の直線偏光を９０°回転する。
【０３１５】 偏光分割器１５１２によって、基準光１８１６が光操作系１５２０に導かれ、
光操作系１５２０によって、基準光は複合基準再帰反射鏡１８３２に導かれる。
そして、複合基準再帰反射鏡によって、基準光は光操作系１５２０に戻され、さ
らに偏光分割器１５１２へ導かれる。また、基準光は、４分の１波長板１５３６
を２回通過し、基準光の直線偏光が９０°回転する。そして、偏光分割器１５１
２によって、偏光回転された基準光１８１６および測定光１８１８が再び合成さ
れ、中間光１８４１が形成される。
【０３１６】 図１８ｃに示すように、再循環プリズム１８１３は、中間光１８４１を受取り
、中間光は、図１８ａの面内への横方向変位を伴い偏光分割器１５１２に再度導
かれる。特に、図１８ｃは、図１８ａの面に垂直な、また入力光１５１４を含む
面内にある。このように、再循環プリズム１８１３によって、中間光１８４１は
、図１８ａの面に平行で第２の面内にある装置を介して、同じ経路を再び辿る。
その結果、部分的に重なる出射基準光および測定光が含まれる出力光１８４０は
、入力光１５１４に平行であり、この第２面内にない干渉計から出射される。
【０３１７】 図１８ｂは、図１８ａの面に垂直な面からみた装置を示す図であり、この装置
にはステージミラー１５３４の表面が含まれる。図１８ｂは光分割器１５１２上
の入力光１５１４と、複合基準再帰反射鏡１８３２上の基準光１８１６と、ステ
ージミラー１５３４上の測定光１８１８と、再循環プリズム１８１３上の中間光
１８４１と、さらに偏光分割器１５１２から出射される出力光１８４０の横断面
図を示す。
【０３１８】 図１８ｄに示すように、出力光１８４０の以降の処理は、図１５ａを参照して
述べた出力光１５４０の処理と同様である。特に、光分割器１５４２によって、
出力光１８４０の第１の部分が検出装置１８４４に、第２の部分が偏光板１５４
５を介して信号処理装置１８４８に送られる。しかしながら、検出装置１５４４
とは異なり、検出装置１８４４はハイブリッドモードで動作する。特に、図１８
ａの面に平行な面においては、検出装置１８４４によって、基準光成分に対する
出力光１８４０の測定光成分の伝播方向における変化が測定され、図１８ａおよ
び図１８ｂの面に垂直な面においては、基準光成分に対する出力光１８４０の測
定光成分の位置における変化が測定される。一方、検出装置１８４４によって、
ある絶対的な伝播方向および位置に対して、出力光１８４０の測定光成分の伝播
方向および位置が各々測定できる。測定された測定光成分の伝播方向における変
化は、図１８ａの面内にあるステージミラー１５３４の角方位の変化を示してい
るのに対して、測定された測定光成分の位置における変化は、図１８ａの面に垂
直な面内にあるステージミラー１５３４の角方位における変化を示している。検
出装置１８４４によって、ステージミラー１５３４の角方位における変化を示す
エラー信号１５５０が、測定光成分の測定された変化に基づき、サーボ制御装置
１５３０に送られる。そして、サーボ制御装置１５３０によって、制御信号１５
２８が光操作系１５１２に送られ、示されたステージミラー１５３４の角方位に
おける変化に応じて、光操作要素１５２２の向きが変えられる。
【０３１９】 他の２回通過の実施例には、上述した光操作系を、例えば、Ｃ．Ａ．ザノニ（
Ｚａｎｏｎｉ）による“距離および角度測定用微分干渉計の構成、その原理、利
点、および適用例”（ＶＤＩ ベリッヒテ（Ｂｅｒｉｃｈｔｅ） Ｎｒ．７４９
：９３−１０６、１９８９）で述べられた２回通過型平面鏡干渉計すなわち２回
通過型微分平面鏡干渉計と組み合わせる干渉測定装置を含むことができる。また
、他の実施例においては、光操作系は干渉計の外部に置くことができ、また、こ
の干渉計によって、測定光が測定対象物に対して２回通過することができる。例
えば、図１８ａの再循環プリズム１８１３および複合再帰反射鏡１８３２を組み
込む方法と同様に、（この方法によって、干渉計は、基準光および測定光を２回
通過させる）、再循環プリズムおよび複合再帰反射鏡を、図１５ｃの干渉測定装
置に追加し、基準光および測定光を２回通過させることができる。この後者の場
合、再循環プリズムの位置は干渉計と光操作系の間ではなく、むしろ光操作系の
下流に位置する。一方、光操作系は、図１８ｅに示すように、高安定平面鏡型干
渉計の外部にあってもよい。
【０３２０】 図１８ｅにおいて、光操作系１５２０によって、入力光１５１４が高安定平面
鏡型干渉計１８７０に導かれるが、この高安定平面鏡型干渉計１８７０は、立方
体型偏光分割器１８１２、再帰反射鏡１８８２、基準鏡１８８４、および二つの
４分の１波長板１８３６および１８３７から構成される。光分割器１８１２は、
偏光分割界面１８６２を有する。光分割器１８１２によって、入力光１５１４は
基準光１８１６（点線）と測定光１８１８（実線）に分離され、基準光は基準鏡
１８８４側に反射され、測定光１８１８がステージミラー１５３４側へ出射され
る。基準鏡１８８４によって、基準光１８１６が反射されて光分割器１８１２へ
戻され、さらに、基準光１８１６は再帰反射鏡１８８２に出射されるが、これは
４分の１波長板１８３６を２回通過するためである。次に、再帰反射鏡１８８２
によって、基準光１８１６が光分割器１８１２に戻るように導かれ、基準光１８
１６が基準鏡１８８４に戻るように出射される。再度、基準鏡１８８４によって
、基準光１８１６が反射されて光分割器１８１２に戻り、また基準光１８１６は
再度４分の１波長板１８３６を２回通過する。同様に、ステージミラー１５３４
によって、測定光１８１８が反射されて光分割器１８１２に戻り、そして、測定
光１８１８が再帰反射鏡１８８２に反射されるが、これは測定光が４分の１波長
板１８３７を２回通過するためである。次に、再帰反射鏡１８８２によって、測
定光１８１８が光分割器１８１２に戻るよう導かれ、測定光１８１８が反射され
てステージミラー１５３４に戻される。再度、ステージミラー１５３４によって
、測定光１８１８が反射されて光分割器１８１２に戻され、測定光１８１８が再
度４分の１波長板１８３７を２回通過する。光分割器１８１２と再帰反射鏡１８
８２間の基準光および測定光は共線上にあるが、図１８ｅでは明確にするために
それらを別々に示していることに留意されたい。
【０３２１】 この時点で、基準光１８１６は基準鏡１８８４に２度接触し、２回通過してお
り、また測定光１８１８はステージミラー１５３４に２度接触し、２回通過して
いる。ここで、光分割器１８１２によって、２回通過した基準光および測定光が
中間光１８８９と再び合成され、そして光操作系１５２０によって導かれて、出
力光１８８０を形成する。
【０３２２】 出力光１８８０の以降の処理は、図１８ｆに示すように、図１５ａを参照して
述べた出力光１５４０の処理と同様である。特に、光分割器１５４２によって、
出力光１８８０の第１の部分が検出装置１８８４に送られ、第２の部分が偏光板
１５４５を介して信号処理装置１５４８に送られる。しかしながら、検出装置１
５４４とは異なり、検出装置１８８４によって、基準光成分に対する出力光１８
４０の測定光成分の位置における変化が測定されが、基準光成分に対して測定光
成分の伝播方向における変化は測定されない。このことは、再帰反射鏡１８７０
を２回通過することによって、出力光１８４０の測定光成分および基準光成分が
、ステージミラー１５３４の角方位の変化に拘わらず、互いに平行になるためで
ある。しかしながら、このような変化によって、出力光１８８０の測定光成分に
横方向の変位が生じる。このように、図１８ｅの面内における横軸に沿った出力
光１８８０の測定光成分の位置における測定された変化は、図１８ｅの面内にお
けるステージミラー１５３４の角方位の変化を示し、図１８ｅの面に垂直な横軸
に沿う出力光１８８０の測定光成分の位置における測定された変化は、図１８ｅ
の面に垂直な面内におけるステージミラー１５３４の角方位の変化を示す。他の
実施例においては、検出装置１８８４によって、基準光成分に対してではなく、
何らかの絶対位置に対して出力光１８４０の測定光成分の位置における変化が測
定され、ステージミラー１５３４の角方位の変化が求められる。いずれの場合で
も、検出装置１８８４によって、ステージミラー１５３４の角方位の変化を示す
エラー信号１５５０が、測定光成分の位置における測定された変化に基づき、サ
ーボ制御装置１５３０に送られる。そして、サーボ制御装置１５３０によって、
制御信号１５２８が光操作系１５１２に送られ、光操作要素１５２２が、ステー
ジミラー１５３４の角方位における示された変化に応じて向きを変えられる。
【０３２３】 上述したように、測定対象物の角方位あるいは位置が変化することによって生
じる出射基準光と出射測定光間の横方向の変位を最小にするために、光操作系に
よって入力光および出力光の向きが再度変えられる。その結果、光操作系によっ
て、測定対象物の角方位あるいは位置が変化することによって生じる干渉計内に
おける光成分の横方向の変位も減少する。他の実施例においては、出力光の一部
に基づき光操作系用の制御信号を決定せず、干渉計内の測定光成分によってこの
制御信号を決定することができる。
【０３２４】 上述した全ての干渉測定装置において、入力光、基準光、測定光、中間光、お
よび出力光には、複数の充分に分離された波長が含まれ、測定対象物に至る測定
経路に沿って分散が測定される。充分に分離された波長には、例えば、レーザの
基本波長および周波数２倍波長から生成される、基本波および周波数２倍波長Ｎ
ｄ：Ｙａｇにおける１０６４および５３２ｎｍ、あるいは周波数２倍波長および
周波数４倍波長Ｎｄ：Ｙａｇにおける５３２および２６６ｎｍ等がある。こうし
た光源の１つに、ヘリウム−ネオンレーザ光源があるが、これは、ウィリアム（
Ｗｉｌｌｉａｍ）Ａ．シュル（Ｓｈｕｌｌ）およびカール（Ｃａｒｌ）Ａ．ザノ
ニ（Ｚａｎｏｎｉ）による、出願日１９９９年４月２８日、弁理士登録Ｎｏ．０
９７１２／０３２００１の、米国特許出願第＿号、表題“変位および分散測定用
干渉計に用いる二つの調和級数的に関連付けられた単一周波数波長を生成するヘ
リウム−ネオンレーザ光源”に記載されており、その内容は、参考として本明細
書に引用している。複数波長での測定対象物までの光路長における変化の測定を
用いて、測定経路に沿って空気外乱がある場合の変位測定を補正し、光路長変化
を幾何的な経路長変化に変換することができる。
【０３２５】 図１９ａ乃至１９ｂは、変位・分散干渉測定装置を示す概略図である。レーザ
光源１９８０によって、光線１９８１が生成されるが、この光線は充分分離され
た単一周波数波長λ1 およびλ2 を有する２本の光線の同延重ね合わせである。
波長比（λ1 ／λ2 ）は、少なくとも概ねｌ1 ／ｌ2 と表すことのできる既知の
値であり、ここでｌ1 およびｌ2 は整数である。実施例によっては、この２つの
波長は調和級数的に関連付けられている。ダイクロック光分割器１９８３によっ
て、重ね合わせ光１９８１が、２本の単一波長光１９８２および１９８８に分割
され、ここで光１９８２は波長λ1 、光１９８８は波長λ2 である。光１９８２
は、ドライバ１９９５によって駆動される第１の音響光学変調装置１９９３を通
過し、光１９９９となる。同様に、光１９８８は、鏡１９８９によって方向を変
えられた後、ドライバ１９９６によって駆動される第２の音響光学変調装置１９
９４を通過し、光１９９０となる。音響光学変調装置１９９３および１９９４は
各々、光１９９９および１９９０の直交する直線偏光成分間で各々周波数分割を
行なう。
【０３２６】 特に、音響光学変調装置１９９３によって、光１９８２のｘ−偏光成分の光学
周波数が、ｙ−偏光成分を基準として量ｆ1 だけシフトし、光１９９９が生成さ
れる。同様に、音響光学変調装置１９９４によって、光１９８８のｘ−偏光成分
の光学周波数が、ｙ−偏光成分を基準として量ｆ2 だけシフトし、光１９９０が
生成される。この説明において、ｚ軸は光の伝播方向と同一線上にあり、ｘ軸は
ｚ軸に垂直な図１９ａの面内にあり、ｙ軸は図１９ａの面に垂直である。周波数
シフトｆ1 およびｆ2 の値は、ドライバ１９９５および１９９６によって各々求
められ、大きさは様々であるが、λ1 およびλ2 で定義される光学周波数より小
さい（例えば、約１０-7以下）。音響光学変調装置１９９３および１９９４には
各々、少なくとも１つの音響光学変調装置、およびプリズムおよび複屈折要素の
ような１つ以上の追加的な光学要素が含まれる。好適な音響光学変調装置が、Ｇ
．Ｅ．ソマルグレン（Ｓｏｍｍａｒｇｒｅｎ）による米国特許第４，６８４，８
２８号および第４，６８７，９５８号、さらにＨ．Ａ．ヒル（Ｈｉｌｌ）による
１９９８年４月１７日出願の米国特許出願第０９／０６１，９２８号に述べられ
ており、これらの全内容は参照のために本明細書に引用している。音響光学変調
装置によってもたらされる周波数分割によって、ヘテロダイン干渉測定技術を用
いることができる。また、この技術分野で知られている他の周波数分割技術を用
いても、ヘテロダイン周波数分割を行なうこともできる。一方、他の実施例にお
いては、周波数分割が必要ない場合、ホモダイン干渉測定技術を用いることがで
きる。
【０３２７】 実施例によっては、音響光学変調装置１９９３および１９９４のいずれか、あ
るいは両方によって、周波数オフセットが光１９８２および１９８８の両方の偏
光成分に各々追加的に導入される。例えば、音響光学変調装置１９９３によって
、光１９８２のｘ−偏光成分をｆ0 だけシフトし、またそのｙ−偏光成分をｆ0
＋ｆ1 だけシフトし、また音響光学変調装置１９９４によって、光１９８８のｘ
−偏光成分をｆ0 ' だけシフトし、さらにそのｙ−偏光成分をｆ0 ' ＋ｆ2 だけ
シフトすることができる。周波数オフセットによって、光源１９８０と干渉計下
流間の分離を改善することができる。
【０３２８】 光１９９９は、鏡１９１２によってダイクロイック光分割器１９１４に導かれ
、これによって光１９９９および光１９９０が光１９２０に合成される。このよ
うに光１９２０は、λ1 において周波数シフトされた直交偏光成分、およびλ2
において周波数シフトされた直交偏光成分から構成され、これらは全て、実質的
に同延および同一線上にある。光整形光学部品１９１０によって、λ2 における
光１９２０の成分が同じような直径を有するように、また特に、λ2 における光
１９２０の成分が持つプロファイルのように類似の横方向の光強度特性を有する
ように、光１９９９の横方向の空間プロファイルが修正される。他の実施例にお
いては、光整形光学部品１９１０は、音響光学変調装置の前あるいは後のいずれ
に置いてもよく、互いに分離されている限り、λ1 の光、あるいはλ2 の光を変
えることができる。好適な光整形光学部品には、例えば、光拡大器、光圧縮器、
可変密度フィルタ、およびアポダイゼーションマスクが含まれる。このような要
素は、別々に、あるいは組み合わせて用いて、類似の横方向の光強度プロファイ
ルを生成することができる。
【０３２９】 光１９２０は、干渉計ユニット１９６０に導かれ、この干渉計ユニットには上
述の実施例全てにおいて述べたように、干渉計および光操作系が含まれる。干渉
計ユニット１９６０によって、出射光１９１３が生成されるが、これは、２つの
波長が各々λ1 およびλ2 である部分的に重なる１組の出射基準光および出射測
定光から構成される。上述したように、干渉計ユニット１９６０における動的制
御装置によって、出射光１９１５上における測定対象物の角方位あるいは位置に
おける変化量が減少する。干渉計ユニット１９６０における基準経路および測定
経路を分離することによって、波長λ1 の出射光１９１５のｘ−偏光成分とｙ−
偏光成分間の位相シフトψ1 が生じ、波長λ2 の出射光１９１５のｘ−偏光成分
とｙ−偏光成分間の位相シフトψ2 が生じる。位相シフトを表す式は次で与えら
れる。
【０３３０】
【数３】 ここで、Ｌは測定光１９１８が進んだ往復の距離、ｐは干渉計における往復通過
の回数（ここで述べる干渉計はｐ＝１）、ｎj は波数ｋj ＝（２π）／λj の気
体１９９８の平均屈折率、およびζj は波長λj に対する位相オフセットであり
、これには位相シフトψj の全ての因子が含まれているが、この位相シフトは、
測定光１９１８が進む経路には関係しない。波長λ1 およびλ2 の測定光１９１
８の成分は、同じ幾何的距離Ｌを進むが、異なる屈折率ｎ1 およびｎ2 に遭遇
するため、位相ψj は測定対象物への測定経路に沿う分散を求めるために用いる
ことができる。
【０３３１】 偏光板１９４４（例えば、図１９ａの面に対して４５°に向けられている）に
よって、波長が各々λ1 およびλ2 である出射光１９１５のｘ−およびｙ−偏光
成分が混合され、混合光１９１９が生じる。そして、ダイクロイック光分割器１
９８０によって、混合光１９１９が、波長λ1 の第１の信号光１９１７と波長λ
2 の第２の信号光１９１８に分離される。光電検出装置１９８５および１９８６
によって、干渉、ヘテロダイン信号ｓ1 およびｓ2 が各々生成するために、信号
光１９１７および１９１８の経時変化光強度が各々測定される。信号ｓj は次の
ようになる。
【０３３２】
【数４】 ここで、時間依存引き数αj （ｔ）は次の式で与えられる。
【０３３３】
【数５】 ヘテロダイン信号ｓ1 およびｓ2 は、各々電子信号１９０３および１９０４とし
て解析を行う処理装置１９０９にデジタル形式あるいはアナログ形式で送信され
る。また、処理装置１９０９も、電子信号１９０１および１９０２をドライバ１
９９５および１９９６から各々受け取るが、電子信号１９０１および１９０２は
、各々駆動周波数（例えば、ヘテロダイン分割周波数ｆ1 およびｆ2 ）および位
相を示す。
【０３３４】 図１９ｂにおいて、さらに処理装置１９０９には、位相ψ1 およびψ2 を各々
求めるために電子処理装置１０９４Ａおよび１０９４Ｂが含まれている。処理装
置１０９４Ａによって、信号１９０３（ｓ1 ）および信号１９０１（ドライバ１
９９５用のｆ1 のヘテロダイン基準位相）に基づきψ1 が求められ、また処理装
置１０９４Ｂによって、信号１９０４（ｓ2 ）および信号１９０２（ドライバ１
９９５用のｆ2 のヘテロダイン基準位相）に基づきψ2 が求められる。処理装置
には、デジタルあるいはアナログ信号処理技術のいずれでも用いることができ、
例えばこれには、デジタルヒルバート変換位相検出装置のような時間ベース位相
検出が含まれる。例えば、Ｒ．Ｅ．ベスト（Ｂｅｓｔ）による“位相ロックルー
プ、その理論、設計、および適用例”第２版（マグロウ−ヒル（ＭｃＧｒａｗ−
Ｈｉｌｌ）、ニューヨーク、１９９３年）の４．１．１項を参照されたい。他の
実施例においては、信号１９０１および１９０２は、各々光１９９９および１９
９０の一部の偏光成分を混合することによって生じる混合基準位相光から導くこ
ともできる。
【０３３５】 処理装置１０９４Ａおよび１０９４Ｂによって求められる位相ψ1 およびψ2
は、好ましくはデジタル処理によって、電子処理装置１０９５Ａおよび１０９５
Ｂで各々、ｌ1 ／ｐおよびｌ2 ／ｐを各々乗ぜられ、この結果、各々位相（ｌ1
／ｐ）ψ1 および（ｌ2 ／ｐ）ψ2 となる。次に、位相（ｌ1 ／ｐ）ψ1 および
（ｌ2 ／ｐ）ψ2 は、好ましくはデジタル処理によって、電子処理装置１０９６
Ａで互いに加算され、電子処理装置１０９７Ａで一方から他方を減算し、各々位
相ΘおよびΦとなり、次のように表される。
【０３３６】
【数６】
【数７】 再び図１９ａにおいて、位相ψ1 、Θ、およびΦは、デジタルあるいはアナログ
のいずれかの形式で、コンピュータ１９１０に信号１９０５として送信される。
【０３３７】 測定対象物への測定経路における気体の屈折率（ｎ1 −１）は、次の公式を用
いて計算することができる。
【０３３８】
【数８】
【０３３９】 ここで、
【数９】
【０３４０】
【数１０】
【０３４１】
【数１１】 量Γは気体の分散率の逆数であり、これは環境条件および気体中の外乱にほとん
ど依存しない。
【０３４２】
【数１２】 ここで、
【数１３】
【数１４】 Γの値は、気体組成に基づいて、また気体成分の波長依存性の屈折率に基づいて
算出してもよい。例えば、波長λ1 が６３２．８ｎｍ、λ2 が３１６．４ｎｍで
ある場合、Γは約２１．４になる。
【０３４３】 こうした変位測定干渉に関する応用例の場合、ヘテロダイン位相ψ1 、位相Θ
およびΦは、幾何的距離Ｌを求めるために用いてもよく、Ｌは、測定経路におけ
る気体１９９８の屈折率の影響に依存しない。これには、次の公式が用いられる
。
【０３４４】
【数１５】 波長比は、数（９）および（１０）から（Κ／χ）によって表すと、以下のよう
になる。
【０３４５】
【数１６】 次の条件で動作する場合、
【数１７】 位相ΦおよびΘの比は、次の近似値を有する。
【０３４６】
【数１８】 ここでεは、気体の屈折率の測定、あるいは気体による測定区間の光路長におけ
る変化の測定に対して望まれる相対的な精度であり、次の不等式が適用される。
【０３４７】
【数１９】 数（８）および（１５）は、さらに簡略な形にすると、各々次のようになる。
【０３４８】
【数２０】
【０３４９】
【数２１】 上記の式を用いて、コンピュータ１９１０は、（ｎ1 −１）、Ｌ、および／また
は処理装置１９０９からの信号１９０５に基づきＬの変化を算出する。また、Ｌ
に対する同様な計算もｎ2 について行うことができる。
【０３５０】 ここで述べた実施例においては、干渉計ユニット１９６０によって、入力光１
９２０が受け取られ、出射光１９１５が生成されるが、これには各々、波長λ1
およびλ2 の両方が含まれる。他の実施例においては、干渉計ユニットには、直
接信号１９１７および１９１８を生成するために、偏光板１９４４およびダイク
ロイック光分割器１９８０を含むことができる。また、波長λ1 およびλ2 両方
が含まれる場合、出射光１９１５の偏光を混合するのではなく、むしろ干渉計ユ
ニットによって、光１９１５を波長λ1 あるいはλ2 のいずれかを有する光に分
割し、そして各分割光の偏光を混合し、信号光１９１７および１９１８を生成す
る。さらに、他の実施例においては、干渉計ユニットには、各々波長λ1 および
λ2 の２つの入力光を両方の波長で一つの入力光に合成するために、ダイクロイ
ック光分割器１９１４を含むことができる。また、干渉計ユニットは、波長λ1
およびλ2 の分離入力光を各々受け取ることができ、また１つ以上のダイクロイ
ック光分割器を含むことができ、各入力光が各々の波長において基準光および測
定光に分離される。後者の場合には、干渉計ユニットによって、波長λ1 および
λ2 の測定光が測定対象物に接触する共通経路に沿って導かれ、そして、各測定
光が各々の基準光と再合成される。
【０３５１】 図１９ｃは、このような干渉計ユニット１９６１の概略図である。偏光分割器
１９４８ａによって、波長λ1 の入力光１９５０ａが両方共波長λ1 の基準光１
９５２ａおよび測定光１９５４ａに分離される。同様に、偏光分割器１９４８ｂ
によって、波長λ2 の入力光１９５０ｂが両方共波長λ2 の基準光１９５２ｂお
よび測定光１９５４ｂに分離される。例えば、入力光１９５０ａおよび１９５０
ｂは、図１９ａから、各々光１９９０および１９９９であってもよい。偏光分割
器１９４８ａおよび１９４８ｂは、各々偏光分割面１９６１ａおよび１９６１ｂ
、および各々反射面１９６２ａおよび１９６２ｂを有する。ダイクロイック光分
割器１９５６によって、基準光１９５２ａおよび１９５２ｂが合成され、波長λ
1 およびλ2 両方を有する基準光１９６２となり、測定光１９５４ａおよび１９
５４ｂが合成され、波長λ1 およびλ2 両方を有する測定光１９６４となる。基
準光１９５２ａ、１９５２ｂ、および１９６２は、図１９ｃにおいて破線で示し
、一方、測定光１９５４ａ、１９５４ｂ、および１９６４は図１９ｃにおいて実
線で示す。
【０３５２】 基準光１９６２および測定光１９６４は光操作系１５２０に伝播し、これによ
って基準光は再帰反射鏡１５３２に、測定光はステージミラー１５３４に導かれ
る。再帰反射鏡１５３２およびステージミラー１５３４によって、基準光および
測定光が各々反射され、光操作系１５２０に戻り、この光操作系によって、光は
ダイクロイック光分割器１９５６に戻るように向きを変えられる。そしてダイク
ロイック光分割器１９５６によって、基準光１９６２は、各々波長λ1 およびλ
2 を有する基準光１９５２ａおよび１９５２ｂに戻るように分離され、また基準
光１９６４は、各々波長λ1 およびλ2 を有する測定光１９５４ａおよび１９５
４ｂに戻るように分離される。そして、基準光１９５２ａおよび測定光１９５４
ａは、偏光分割器１９４８ａに伝播し、ここで、４分の１波長板１９６８ａを２
回通過するため、偏光分割器１９４８ａによって、再び合成されて、波長λ1 を
有する出射光１９７０ａとなる。そして、同様に、基準光１９５２ｂおよび測定
光１９５４ｂは、偏光分割器１９４８ｂに伝播し、ここで、４分の１波長板１９
６８ｂを２回通過するため、偏光分割器１９４８ｂによって、それらが再び合成
されて、波長λ2 を有する出射光１９７０ｂとなる。出射光１９７０ａおよび１
９７０ｂの内一出射光の一部が、検出装置１５４４のような検出装置（図示せず
）に送られ、制御信号が生成され、この制御信号によって、光操作系１５１２は
、ステージミラー１５３４の角方位における変化に応じて、基準光１９６２およ
び測定光１９６４の向きを変える。このような制御装置の説明は、既に図１５ａ
の実施例を参照して述べたものと同じである。
【０３５３】 出射光１９７０ａおよび１９７０ｂは、各々波長λ1 およびλ2 においてステ
ージミラー１５３４への光路長の変化を示し、これによって、ステージミラーへ
の測定経路に沿った分散が求められる。特に、偏光板は、図１９ａを参照して上
述した信号光１９１７および１９１８を生成するために、各出射光の基準光およ
び測定光成分を混合するために用いることができる。
【０３５４】 上述された干渉計形システムは、コンピュータ・チップなどの大規模集積回路
を作製するリソグラフィ（ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）用途において特に有用であ
り得る。リソグラフィは、半導体製造分野に対する重要な技術原動力である。オ
ーバレイの改善は、１００ｎｍ以下の線幅（設計基準）への最も困難な５つの挑
戦のひとつである。例えば、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｒｏａｄｍａｐ（１９９７）の第８２頁を参照。オーバレイは、ウェハおよびレ
ティクル（すなわちマスク）のステージを位置決めすべく使用される距離測定用
干渉計の性能すなわち正確さおよび精度に直接的に依存する。リソグラフィ・ツ
ールは５，０００万ドル〜１億ドル（〜１００Ｍ）／年の製品を生成することか
ら、性能が改良された距離測定用干渉計の経済的価値は相当である。リソグラフ
ィ・ツールの歩留まりを１％高めると、集積回路の製造業者は約１００万ドル（
Ｍ）／年の経済的利益を受けると共に、リソグラフィ・ツールの販売者は相当の
競争優位性を有することになる。
【０３５５】 リソグラフィ・ツールの機能は、空間的パターン化放射線をフォトレジスト被
覆ウェハへと導向することである。上記処理は、ウェハのどの箇所が放射線（ｒ
ａｄｉａｔｉｏｎ）を受けるかを決定する工程（整列）、および、その箇所でフ
ォトレジストに対して放射線を当てる工程（露光）を含む。
【０３５６】 ウェハを適切に位置決めすべく、ウェハは専用センサにより測定され得る整列
マークを含んでいる。測定された整列マークの位置は、上記ツール内におけるウ
ェハの位置を定義する。この情報は、ウェハ表面の所望パターニングの仕様と共
に、空間的パターン化放射線に対するウェハの整列を支配する。斯かる情報に基
づき、フォトレジスト被覆ウェハを支持している並進移動可能ステージは、放射
線がウェハの正しい箇所を露光する如くウェハを移動する。
【０３５７】 露光の間において放射線源がパターン化レティクルを照射すると該パターン化
レティクルは上記放射線を拡散して空間的パターン化放射線を生成する。レティ
クルはマスクとも称されると共に、該語句は以下において互換可能に使用される
。縮写リソグラフィ（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）の場合、
縮写レンズは拡散放射線を収束してレティクル・パターンの縮写イメージを形成
する。代替的に近接プリンティングの場合、ウェハと接触する前に拡散放射線は
（典型的にはミクロンのオーダーの）短距離を伝搬し、レティクル・パターンの
１：１イメージを生成する。上記放射線はレジスト内で、放射線パターンをレジ
スト内の潜像に変換する光化学プロセスを開始させる。
【０３５８】 上述の干渉計形システムは、ウェハおよびレティクルの位置を制御する位置決
め機構であってレティクル像をウェハ上に位置合わせする位置決め機構の重要構
成要素である。
【０３５９】 概略的に、露光システムとも称されるリソグラフィ・システムは典型的に、照
射システムおよびウェハ位置決めシステムを含んでいる。上記照射システムは、
紫外線、可視光線、Ｘ線、電子もしくはイオン放射などの放射線を提供する放射
線源と、放射線に対してパターンを加えることにより空間的パターン化放射線を
生成するレティクルもしくはマスクとを含んでいる。これに加えて縮写リソグラ
フィの場合、上記照射システムは空間的パターン化放射線をウェハ上へと作像す
るレンズ・アセンブリを含み得る。作像された放射線は、ウェハ上に被覆された
レジストを露光する。上記照射システムはまた、マスクを支持するマスク・ステ
ージと、上記マスクを介して導向される放射線に対して上記マスク・ステージの
位置を調節する位置決めシステムとを含む。上記ウェハ位置決めシステムは、ウ
ェハを支持するウェハ・ステージと、作像化放射線に対して上記ウェハ・ステー
ジの位置を調節する位置決めシステムとを含む。また、集積回路の作製は複数の
露光工程を含み得る。リソグラフィに関しては概略的に、例えばマイクロ・リソ
グラフィ：科学および技術（Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：Ｓｃｉｅｎｃ
ｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ，Ｉｎｃ．
，ニューヨーク、１９９８）におけるＪ．Ｒ．ＳｈｅａｔｓおよびＢ．Ｗ．Ｓｍ
ｉｔｈを参照されたいが、その内容は言及したことにより本明細書中に援用する
。
【０３６０】 上述の干渉計形システムは、レンズ・アセンブリ、上記露光システムの放射線
源または支持構造などの他の構成要素に対するウェハ・ステージおよびマスク・
ステージの各々の位置を正確に測定すべく使用され得る。斯かる場合、上記干渉
計形システムは固定構造に取付けられ得ると共に、測定対象物はマスク・ステー
ジおよびウェハ・ステージの一方などの可動要素に取付られ得る。代替的に、上
記干渉計形システムを可動対象物に取付けて測定対象物を固定対象物に取付ける
ことで上記状況は逆とされ得る。
【０３６１】 更に一般的に上記干渉計形システムは、上記露光システムの任意のひとつの構
成要素に対する該露光システムの任意の他の構成要素の位置を測定すべく使用さ
れ得るものであり、その場合に上記干渉計形システムは各構成要素のひとつに対
して取付けられもしくはそれにより支持され、測定対象物は各構成要素の他のも
のに対して取付けられもしくはそれにより支持される。
【０３６２】 図１４ａには、干渉計形システム１４２６を使用するリソグラフィ用スキャナ
１４００の一例が示されている。上記干渉計形システムは、露光システム内のウ
ェハの位置を正確に測定すべく使用される。此処でステージ１４２２は露光ステ
ーションに対してウェハを位置決めすべく使用される。スキャナ１４００はフレ
ーム１４０２を備えるが、該フレーム１４０２は他の支持構造と、それらの構造
上に担持された種々の構成要素とを担持する。露光ベース１４０４の頂部にはレ
ンズ・ハウジング１４０６が取付けられるが、該レンズ・ハウジング１４０６の
頂部にはレティクルもしくはマスクを支持すべく使用されるレティクル・ステー
ジもしくはマスク・ステージ１４１６がが取付けられる。上記露光ステーション
に対して上記マスクを位置決めするための位置決めシステムは、要素１４１７に
より概略的に表される。位置決めシステム１４１７は例えば、圧電変換器要素お
よび対応する制御用電子的機器などを含み得る。尚、本記述実施例には含まれて
いないが、リソグラフィ的構造を作製するためのプロセスにおいてその位置が正
確に監視されるべきマスク・ステージならびに他の可動要素の位置を正確に測定
すべく、上述の干渉計形システムは１台以上使用され得る（上記したＳｈｅａｔ
ｓおよびＳｍｉｔｈのマイクロ・リソグラフィ：科学および技術を参照）。
【０３６３】 露光ベース１４０４の下には、ウェハ・ステージ１４２２を担持する支持ベー
ス１４１３が吊下される。ステージ１４２２は、干渉計形システム１４２６によ
り該ステージに導向された測定ビーム１４５４を反射する平面鏡１４２８を含む
。干渉計形システム１４２６に対してステージ１４２２を位置決めする位置決め
システムは、概略的に要素１４１９により示される。位置決めシステム１４１９
は例えば、圧電変換器要素および対応する制御用電子的機器などを含み得る。上
記測定ビームは、露光ベース１４０４上に取付けられた上記干渉計形システムへ
と戻り反射する。上記干渉計形システムは、前述の各実施例のいずれかとされ得
る。
【０３６４】 作業工程の間、例えば（不図示の）ＵＶレーザからの紫外線（ＵＶ）ビームな
どの放射線ビーム１４１０はビーム波形成形光学アセンブリ１４１２を通過し、
鏡１４１４で反射した後に下方へ進行する。その後に上記放射線ビームはマスク
・ステージ１４１６により担持された（不図示の）マスクを通過する。（不図示
の）マスクは、レンズ・ハウジング１４０６に担持されたレンズ・アセンブリ１
４０８を介し、ステージ１４２２上の（不図示の）ウェハに作像される。ベース
１４０４および該ベースにより支持された種々の構成要素は、スプリング１４２
０により示された緩衝システムにより周囲振動から遮断される。
【０３６５】 上記リソグラフィ用スキャナの他の実施例においては、例えば限定的なものと
してでなくウェハおよびレティクル（またはマスク）ステージに関する複数の軸
心に沿った距離および角度を測定すべく、上記した干渉計形システムの１台以上
が使用され得る。同様に、ウェハを露光するためにはＵＶレーザ・ビームではな
く、例えばＸ線ビーム、電子ビーム、イオン・ビームおよび可視光ビームなどの
他のビームも使用され得る。
【０３６６】 上記リソグラフィ用スキャナは更に、干渉計形システム１４２６が基準ビーム
をレンズ・ハウジング１４０６に導向するというカラム標点（ｃｏｌｕｍｎ ｒ
ｅｆｅｒｅｎｃｅ）、または、上記干渉計形システムの内部の基準経路以外で放
射線ビームを導向する他の一定の構造を含み得る。ステージ１４２２から反射さ
れた測定ビーム１４５４およびレンズ・ハウジング１４０６から反射された基準
ビームを組合せて干渉計形システム１４２６により生成される干渉信号は、上記
放射線ビームに対する上記ステージの位置の変化を表す。更に、他の実施例にお
いて上記干渉計形システム１４２６は、マスク（もしくはレティクル）ステージ
１４１６の位置または上記スキャナ・システムの他の可動構成要素の位置の変化
を測定すべく位置決めされ得る。同様に他の実施例においては、干渉計形システ
ム１４２６および平面鏡１４２８の位置は、干渉計形システムを可動ステージ上
とし且つ平面鏡を支持構造に固定して、逆配置され得る。最後に、上記干渉計形
システムは、スキャナに加え又はスキャナではなくステッパを含むリソグラフィ
・システムと共に同様の手法で使用され得る。
【０３６７】 当業界で公知の如く、リソグラフィは半導体デバイスを作成する製造方法の重
要な部分である。例えば米国特許第５，４８３，３４３号は斯かる製造方法に対
する工程を概説している。これらの工程は図１４ｂおよび図１４ｃを参照して以
下に記述される。図１４ｂは、半導体チップ（例えばＩＣもしくはＬＳＩ）、液
晶パネルもしくはＣＣＤなどの半導体デバイスを製造する手順のフローチャート
である。工程１４５１は、半導体デバイスの回路を設計する設計処理である。工
程１４５２は、回路パターン設計に基づきマスクを製造する処理である。工程１
４５３は、ケイ素などの材料を用いてウェハを製造する処理である。
【０３６８】 工程１４５４は、その様に調製されたマスクおよびウェハを用いてリソグラフ
ィによりウェハ上に回路が形成される予備処理と称されるウェハ処理である。工
程１４５５は、工程１４５４により処理されたウェハが半導体チップへと形成さ
れる後処理と称される組立工程である。この工程は、組立て（ダイシングおよび
ボンディング）およびパッケージ化（チップ・シーリング）を含む。工程１４５
６は検査工程であり、工程１４５５により生成された半導体デバイスの動作チェ
ック、耐久性チェックなどが実行される。これらの処理により半導体デバイスは
完成されて出荷される（工程１４５７）。
【０３６９】 図１４ｃは、上記ウェハ処理の詳細を示すフローチャートである。工程１４６
１は、ウェハの表面を酸化する酸化処理である。工程１４６２は、ウェハ表面上
に絶縁膜を形成するＣＶＤ処理である。工程１４６３は、蒸着によりウェハ上に
電極を形成する電極形成処理である。工程１４６４は、ウェハ内にイオンを注入
するイオン注入処理である。工程１４６５は、ウェハに対してレジスト（感光材
料）を塗付するレジスト処理である。工程１４６６は、上述の露光装置を用いて
露光によりウェハ上にマスクの回路パターンを印刷する露光処理である。工程１
４６７は、露光されたウェハを現像する現像処理である。工程１４６８は、現像
されたレジスト像以外の部分を除去するエッチング処理である。工程１４６９は
、上記エッチング処理を受けた後でウェハ上に残存するレジスト材料を分離する
レジスト分離処理である。これらの処理を反復することにより、ウェハ上には回
路パターンが形成かつ重畳される。
【０３７０】 上述の干渉計形システムはまた、対象物の相対位置が正確に測定される必要の
ある他の用途でも使用され得る。例えば、基板もしくはビームのいずれかが移動
するときにレーザ、Ｘ線、イオンもしくは電子ビームなどの書込みビームが基板
上にパターンをマークするという用途において、上記干渉計形システムは基板と
書込みビームとの間の相対移動を測定すべく使用されうる。
【０３７１】 一例として、図１６にはビーム書込みシステム１６００の概要が示されている
。ビーム源１６１０は書込みビーム１６１２を生成すると共に、ビーム焦点合せ
アセンブリ１６１４は可動ステージ１６１８により支持された基板１６１６へと
放射線ビームを導向する。上記ステージの相対位置を決定すべく干渉計形システ
ム１６２０は、ビーム焦点合せアセンブリ１６１４に取付けられた鏡１６２４へ
と基準ビーム１６２２を導向し、且つ、ステージ１６１８に取付けられた鏡１６
２８へと測定ビーム１６２６を導向する。干渉計形システム１６２０は、上述の
干渉計形システムの任意のものとされ得る。上記干渉計形システムにより測定さ
れた位置の変化は、基板１６１６上の書込みビーム１６１２の相対位置の変化に
対応する。干渉計形システム１６２０は、基板１６１６上の書込みビーム１６１
２の相対位置を示す測定信号１６３２をコントローラ１６３０へと送信する。コ
ントローラ１６３０は、ステージ１６１８を支持して位置決めするベース１６３
６へと出力信号１６３４を送信する。これに加えてコントローラ１６３０は書込
みビーム１６１２の強度を変更しもしくは遮断するための信号１６３８をビーム
源１６１０へと送信することから、上記基板の選択位置においてのみ光物理的も
しくは光化学的な変化が起きるに十分な強度で上記書込みビームが基板に衝当す
る。更に一定の実施例においてコントローラ１６３０によればビーム焦点合せア
センブリ１６１４は、例えば信号１６４４を使用して上記基板の所定領域上を書
込みビームでスキャンし得る。結果としてコントローラ１６３０は上記基板をパ
ターン化すべく、上記システムの他の構成要素を制御する。上記パターニングは
典型的には、上記コントローラ内に記憶された電子設計パターンに基づく。一定
の用途において上記書込みビームは基板上に被覆されたレジストをパターン化す
ると共に、他の用途において上記書込みビームは基板を直接的にパターン化し例
えばエッチングする。
【０３７２】 斯かるシステムの重要な用途は、上述したリソグラフィ方法で使用されるマス
クおよびレティクルの作製である。例えばリソグラフィ・マスクを作製するには
、クロム被覆ガラス基板をパターン化すべく電子ビームが使用され得る。その様
に書込みビームが電子ビームであるという場合、上記ビーム書込みシステムは真
空内の電子ビーム経路を囲繞する。同様に、上記書込みビームが例えば電子もし
くはイオン・ビームである場合に上記ビーム焦点合せアセンブリは、真空下で基
板上へと荷電粒子を焦点合わせして導向する４極式レンズ（ｑｕａｄｒａｐｏｌ
ｅ ｌｅｎｓ）などの電界発生器を含む。書込みビームが例えばＸ線、ＵＶもし
くは可視光である別の場合、上記ビーム焦点合せアセンブリはその放射線を基板
へと焦点合わせして導向する対応光学機器を含む。
【０３７３】 本発明はその詳細な説明に関して記述されたが、上記記述は添付の請求の範囲
により定義された発明の範囲を限定するのではなく例示することを意図している
ことは理解されよう。
【０３７４】 例えば上述された各実施例は基準経路および測定経路の間の光学的経路長差に
おける変化を決定すべくヘテロダイン検波を使用したが、上記干渉計形システム
は、基準ビームおよび測定ビームの周波数が同一であるというホモダイン検波も
使用し得る。斯かる場合に非分極ビームスプリッタは、重複する出射基準ビーム
および測定ビームにより形成される出力ビームを２つの成分に分割し、その一方
が四分の一波長板を通過する。その後に２つの成分の各々が偏光子を通過するこ
とにより、一対の検出器により夫々測定される一対の混合光信号を生成する。各
検出器により測定された電気信号は相互に位相直交であると共にコンピュータに
より処理されて、公知のホモダイン処理技術を使用して光経路長差の変化が決定
される。
【０３７５】 更に、基準ビームが基準対象物から反射されるという他の実施例において上記
干渉計形システムは、基準対象物の角度的配向もしくは位置の変化に応じて基準
ビームを再導向する一個以上の付加的なビーム操作アセンブリ（および対応する
コントローラおよび検出器）を含み得る。
【０３７６】 最後に、他の実施例において上記ビーム操作アセンブリは、位置決めシステム
により配向される鏡とは異なるものとされ得る。例えば上記ビーム操作アセンブ
リは次の要素の一個以上を含み得る：電気光学式もしくは音響光学式のビーム偏
向器、回転する一対の光学くさび（Ｒｉｓｅｌｙプリズム）、可変くさび要素、
および、光ビームの方向を変更し得る他の任意の要素。
【０３７７】 他の見地、利点および改変は添付の請求の範囲の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 本干渉計使用システムの第一実施例の略図であり、下方平面で
のビーム伝達を示す。
【図１ｂ】 本干渉計使用システムの第一実施例の略図であり、上方平面で
のビーム伝達を示す。
【図１ｃ】 本干渉計使用システムの第一実施例の略図であり、図１ａおよ
び１ｂに示された本システムの左端からのビーム伝達を示し、図１ｃの平面は、
図１ａおよび１ｂの平面と直交する。
【図１ｄ】 本干渉計使用システムの第一実施例の略図であり、本システム
の成分に入射および本システムの成分から射出するビームの断面図である。
【図１ｅ】 本干渉計使用システムの第一実施例の略図であり、検出器シス
テムの略図である。
【図１ｆ】 本干渉計使用システムの第一実施例の略図であり、路長変動を
検討するのに用いる線図である。
【図２ａ】 本干渉計使用システムの第二実施例の略図であり、上方平面で
のビーム伝達を示す。
【図２ｂ】 本干渉計使用システムの第二実施例の略図であり、図２ａの挿
入図である。
【図２ｃ】 本干渉計使用システムの第二実施例の略図であり、図２ａおよ
び２ｄに示された本システムの左端から見たビーム伝達を示し、図２ｃの平面は
、図２ａおよび２ｄの平面と直交する。
【図２ｄ】 本干渉計使用システムの第二実施例の略図であり、下方平面で
のビーム伝達を示す。
【図２ｅ】 本干渉計使用システムの第二実施例の略図であり、図２ａおよ
び２ｄに示されたシステム部分の底面図から見たビーム伝達を示す。
【図２ｆ】 本干渉計使用システムの第二実施例の略図であり、本システム
の成分に入射および本システムの成分から射出するビームの断面図である。
【図３ａ】 本干渉計使用システムの第三実施例の略図であり、図３ｄの挿
入図である。
【図３ｂ】 本干渉計使用システムの第三実施例の略図であり、上方平面で
のビーム伝達を示す。
【図３ｃ】 本干渉計使用システムの第三実施例の略図であり、図３ｂおよ
び３ｄの平面と直交するビーム伝達を示す。
【図３ｄ】 本干渉計使用システムの第三実施例の略図であり、下方平面で
のビーム伝達を示す。
【図３ｅ】 本干渉計使用システムの第三実施例の略図であり、図３ｄの挿
入図である。
【図３ｆ】 本干渉計使用システムの第三実施例の略図であり、図３ｂおよ
び３ｄの平面と直交し、図３ｃの平面とも直交する平面における図３ｂおよび３
ｄに示される本システムの右端から見たビームの断面図である。
【図４ａ】 本干渉計使用システムの第４実施例の略図であり、図４ｄの挿
入図である。
【図４ｂ】 本干渉計使用システムの第４実施例の略図であり、上方平面で
のビーム伝達を示す。
【図４ｃ】 本干渉計使用システムの第４実施例の略図であり、図４ｂおよ
び４ｄの平面と直交するビーム伝達を示す。
【図４ｄ】 本干渉計使用システムの第４実施例の略図であり、下方平面で
のビーム伝達を示す。
【図４ｅ】 本干渉計使用システムの第４実施例の略図であり、図４ｄの挿
入図である。
【図４ｆ】 本干渉計使用システムの第４実施例の略図であり、図４ｂおよ
び４ｄの平面と直交し、図４ｃの平面とも直交する平面における図４ｂの右側か
ら見たビームの断面図である。
【図５】 本干渉計使用システムの第５実施例の略図である。
【図６ａ】 本干渉計使用システムの第６実施例の略図であり、直交平面で
のビーム伝達を示す。
【図６ｂ】 本干渉計使用システムの第６実施例の略図であり、直交平面で
のビーム伝達を示す。
【図７ａ】 本干渉計使用システムの第７実施例の略図を示し、直交平面で
のビーム伝達を示す。
【図７ｂ】 本干渉計使用システムの第７実施例の略図を示し、直交平面で
のビーム伝達を示す。
【図８ａ】 本干渉計使用システムの第８実施例の略図である。
【図８ｂ】 本干渉計使用システムの第８実施例の略図であり、図８ａの平
面と直交する平面でのビーム伝達を示す。
【図８ｃ】 本干渉計使用システムの第８実施例の略図であり、図８ａの平
面と直交する平面でのビーム伝達を示す。
【図９ａ】 本干渉計使用システムの第９実施例の略図である。
【図９ｂ】 本干渉計使用システムの第９実施例の略図であり、図９ａの平
面と直交する平面でのビーム伝達を示す。
【図９ｃ】 本干渉計使用システムの第９実施例の略図であり、図９ａの平
面と直交する平面でのビーム伝達を示す。
【図１０ａ】 本干渉計使用システムの第１０実施例の略図である。
【図１０ｂ】 本干渉計使用システムの第１０実施例の略図であり、図１０
ａの平面と直交する平面でのビーム伝達を示す。
【図１０ｃ】 本干渉計使用システムの第１０実施例の略図であり、図１０
ａの平面と直交する平面でのビーム伝達を示す。
【図１１ａ】 本干渉計使用システムの第１１実施例の略図である。
【図１１ｂ】 本干渉計使用システムの第１１実施例の略図であり、図１１
ａの平面と直交する平面でのビーム伝達を示す。
【図１１ｃ】 本干渉計使用システムの第１１実施例の略図であり、図１１
ａの平面と直交する平面でのビーム伝達を示す。
【図１１ｄ】 本干渉計使用システムの第１１実施例の略図であり、図１１
ａの拡張図である。
【図１１ｅ】 本干渉計使用システムの第１１実施例の略図であり、図１１
ｄの挿入図である。
【図１１ｆ】 本干渉計使用システムの第１１実施例の略図であり、図１１
ｄの挿入図である。
【図１２ａ】 本干渉計使用システムの第１２実施例の略図である。
【図１２ｂ】 本干渉計使用システムの第１２実施例の略図であり、図１２
ａの平面と直交する平面でのビーム伝達を示す。
【図１２ｃ】 本干渉計使用システムの第１２実施例の略図であり、図１２
ａの拡張図である。
【図１２ｄ】 本干渉計使用システムの第１２実施例の略図であり、図１２
ｃの挿入図である。
【図１２ｅ】 本干渉計使用システムの第１２実施例の略図であり、図１２
ｃの挿入図である。
【図１３ａ】 本干渉計使用システムの第１３実施例の略図である。
【図１３ｂ】 本干渉計使用システムの第１３実施例の略図であり、図１３
ａの平面と直交する平面でのビーム伝達を示す。
【図１４ａ】 石版印刷および集積回路を製造するその用途に関し、干渉計
使用システムを用いる石版印刷暴露システムの略図である。
【図１４ｂ】 石版印刷および集積回路を製造するその用途に関し、集積回
路の製造における工程を示すフローチャートである。
【図１４ｃ】 石版印刷および集積回路を製造するその用途に関し、集積回
路の製造における工程を示すフローチャートである。
【図１５ａ】 本干渉計使用システムの追加実施例の略図である。
【図１５ｂ】 本干渉計使用システムの追加実施例の略図である。
【図１５ｃ】 本干渉計使用システムの追加実施例の略図である。
【図１５ｄ】 本干渉計使用システムの追加実施例の略図である。
【図１６】 本干渉計使用システムを用いるビーム記録システムの略図であ
る。
【図１７ａ】 本干渉計使用システムの角度および距離を測定する実施例の
略図であり、垂直面での断面図である。
【図１７ｂ】 本干渉計使用システムの角度および距離を測定する実施例の
略図であり、図１７ａの平面と直角をなす平面を覗き込む平面図である。
【図１７ｃ】 本干渉計使用システムの角度および距離を測定する実施例の
略図であり、垂直面での断面図である。
【図１８ａ】 本干渉計使用システムの多重パス実施例の略図であり、この
ような第一実施例に関し、第一平面での断面図である。
【図１８ｂ】 本干渉計使用システムの多重パス実施例の略図であり、この
ような第一実施例に関し、図１８ａの平面と直角をなす平面を覗き込む平面図で
ある。
【図１８ｃ】 本干渉計使用システムの多重パス実施例の略図であり、この
ような第一実施例に関し、垂直面での断面図である。
【図１８ｄ】 本干渉計使用システムの多重パス実施例の略図であり、この
ような第一実施例に関し、第一平面での断面図である。
【図１８ｅ】 本干渉計使用システムの多重パス実施例の略図であり、この
ような第二実施例の略図であり、共通面での断面図である。
【図１８ｆ】 本干渉計使用システムの多重パス実施例の略図であり、この
ような第二実施例の略図であり、共通面での断面図である。
【図１９ａ】 本干渉計使用システムの分散を測定する実施例に関し、本実
施例の光学配置の略図である。
【図１９ｂ】 本干渉計使用システムの分散を測定する実施例に関し、本実
施例で用いられる信号処理装置の略図である。
【図１９ｃ】 本干渉計使用システムの分散を測定する実施例に関し、光学
配置に用いられる干渉計ユニットの変型である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ (72)発明者 デ グロウト、ピーター アメリカ合衆国 06457 コネチカット州 ミドルタウン ローレル グローブ ロ ード 355 Ｆターム(参考） 2F064 AA01 AA06 BB01 BB05 FF02 GG13 GG15 GG22 GG23 GG32 GG38 GG70 2F065 AA03 AA39 CC18 CC21 FF51 GG04 LL12 LL16 LL37 LL57 MM02 PP12 QQ28

Claims (46)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 干渉法システムであって、 操作中に、測定物体に接触する測定経路にそって測定ビームを導き、重複する
    １対の出射ビームを形成するために測定ビームの少なくとも一部を別のビームと
    組み合わせる干渉計と、該干渉計が、ビーム操縦要素と、ビーム操縦要素の向き
    を決定する位置決めシステムとを有するビーム操縦アセンブリとを有し、該ビー
    ム操縦要素が該測定ビームを導くよう配され、該測定ビームがビーム操縦要素に
    接触していることと、 操作中に、測定物体の角度方向と位置の少なくとも一方の変化に対応して、位
    置決めシステムにビーム操縦要素を新しい方向に向けさせる制御回路と から成る干渉法システム。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の干渉法システムであって、操作中に、該干
    渉計が、測定物体に偶数回接触するよう測定ビームを導く干渉法システム。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載の干渉法システムであって、操作中に、測定
    物体の角度方向の変化に対応して、制御回路が、位置決めシステムにビーム操縦
    要素を新しい方向に向けさせる干渉法システム。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の干渉法システムであって、信号プロセッサ
    からさらに成り、 操作中に、干渉計が、測定物体に接触する第2 測定経路にそって第2 測定ビー
    ムを導き、重複する1 対の第2 出射ビームを形成するために第2 測定ビームの少
    なくとも一部を追加ビームと組み合わせ、 該測定ビームが離れた場所で測定物体に接触し、 操作中に、信号プロセッサが、該重複するの出射ビーム対から引き出された信
    号に基づいて、測定物体の角度方向の変化を決定する 干渉法システム。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の干渉法システムであって、ビーム操縦要素
    が、両方の測定ビームを導くよう配され、両方の測定ビームがビーム操縦要素に
    接触する干渉法システム。
  6. 【請求項６】 請求項１に記載の干渉法システムであって、信号プロセッサ
    からさらに成り、 測定ビームが2 つの波長の成分を含み、操作中に、干渉計が第１該重複対の出
    射ビームと第2 重複対の出射ビームを発し、該第１出射ビーム対が、２つの波長
    の第１の波長で測定物体までの光路長の変化を示し、第２出射ビーム対が、２つ
    の波長の第２の波長で測定物体までの光路長の変化を示し、 操作中に、信号プロセッサが、該重複対の出射ビームから引き出された信号を
    処理する 干渉法システム。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の干渉法システムであって、操作中に、信号
    プロセッサが、該信号に基づいて、測定経路にそった分散を計算する干渉法シス
    テム。
  8. 【請求項８】 請求項６に記載の干渉法システムであって、操作中に、信号
    プロセッサが、該信号に基づいて、測定物体までの幾何学的距離の変化を計算す
    る干渉法システム。
  9. 【請求項９】 請求項６に記載の干渉法システムであって、該２つの波長が
    調波関連している干渉法システム。
  10. 【請求項１０】 請求項６に記載の干渉法システムであって、該２つの波長
    が１ｎｍより多く隔てられている干渉法システム。
  11. 【請求項１１】請求項１に記載の干渉法システムであって、信号プロセッサ
    からさらに成り、 測定ビームと、該他のビームと、重複対の出射ビームのそれぞれが、２つの波
    長の成分を含み、該重複出射ビームが、２つの波長のそれぞれで測定物体までの
    光路長の変化を示し、 信号プロセッサが、該重複対の出射ビームから引き出された信号を処理する 干渉法システム。
  12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の干渉法システムであって、操作中に、
    信号プロセッサが、信号に基づいて、測定経路にそった分散を計算する干渉計シ
    ステム。
  13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の干渉法システムであって、操作中に、
    信号プロセッサが、該信号に基づいて、測定物体までの幾何学的距離の変化を計
    算する干渉法システム。
  14. 【請求項１４】 請求項１１に記載の干渉法システムであって、該２つの波
    長が調波関連している干渉法システム。
  15. 【請求項１５】 請求項１１に記載の干渉法システムであって、該２つの波
    長が１ｎｍより多く隔てられている干渉法システム。
  16. 【請求項１６】 干渉法システムであって、 操作中に、入力ビームを受け、入力ビームを測定ビームと少なくとも１個の他
    のビームに分解し、測定物体に接触する測定経路にそって測定ビームを導き、重
    複する1 対の出射ビームを形成するために測定ビームの少なくとも一部を該他の
    ビームと組み合わせる干渉計と、 ビーム操縦要素と、ビーム操縦要素の向きを決定する位置決めシステムとを有す
    るビーム操縦アセンブリと、該ビーム操縦要素が該入力ビームと該重複対の出射
    ビームとを導くよう配され、該入力ビームと該重複対の出射ビームとがビーム操
    縦要素に接触することと、 操作中に、測定物体の角度方向と位置の少なくとも一方の変化に対応して、位
    置決めシステムにビーム操縦要素を新しい方向に向けさせる制御回路と から成る干渉法システム。
  17. 【請求項１７】 請求項１６に記載の干渉法システムであって、操作中に、
    該干渉計が、測定物体に偶数回接触するよう測定ビームを導く干渉法システム。
  18. 【請求項１８】 請求項１６に記載の干渉法システムであって、操作中に、
    測定物体の角度方向の変化に対応して、制御回路が、位置決めシステムにビーム
    操縦要素を新しい方向に向けさせる干渉法システム。
  19. 【請求項１９】 請求項１８に記載の干渉法システムであって、信号プロセ
    ッサからさらに成り、 操作中に、干渉計が、測定物体に接触する第2 測定経路にそって第2 測定ビー
    ムを導き、重複する1 対の第2 出射ビームを形成するために第2 測定ビームの少
    なくとも一部を追加ビームと組み合わせ、 該測定ビームが離れた場所で測定物体に接触し、 操作中に、信号プロセッサが、重複する一対の出射ビームから引き出された信
    号に基づいて、測定物体の角度方向の変化を決定する 干渉法システム。
  20. 【請求項２０】 請求項１９に記載の干渉法システムであって、ビーム操縦
    要素が、入力ビームと第１および第２重複対の出射ビームを導くよう配され、す
    べてのビームがビーム操縦要素に接触する干渉法システム。
  21. 【請求項２１】 請求項１６に記載の干渉法システムであって、信号プロセ
    ッサからさらに成り、 測定ビームが2 つの波長の成分を含み、操作中に、干渉計が第１該重複対の出
    射ビームと第2 重複対の出射ビームを発し、該第１出射ビーム対が、２つの波長
    の第１の波長で測定物体までの光路長の変化を示し、第２出射ビーム対が、２つ
    の波長の第２の波長で測定物体までの光路長の変化を示し、 操作中に、信号プロセッサが、該重複対の出射ビームから引き出された信号を
    処理する 干渉法システム。
  22. 【請求項２２】 請求項２１に記載の干渉法システムであって、操作中に、
    信号プロセッサが、該信号に基づいて、測定経路にそった分散を計算する干渉法
    システム。
  23. 【請求項２３】 請求項２１に記載の干渉法システムであって、操作中に、
    信号プロセッサが、該信号に基づいて、測定物体までの幾何学的距離の変化を計
    算する干渉法システム。
  24. 【請求項２４】 請求項２１に記載の干渉法システムであって、該２つの波
    長が調波関連している干渉法システム。
  25. 【請求項２５】 請求項２１に記載の干渉法システムであって、該２つの波
    長が１ｎｍより多く隔てられている干渉法システム。
  26. 【請求項２６】 請求項１６に記載の干渉法システムであって、信号プロセ
    ッサからさらに成り、 測定ビームと、該他のビームと、重複対の出射ビームのそれぞれが、２つの波
    長の成分を含み、該重複出射ビームが、２つの波長のそれぞれで測定物体までの
    光路長の変化を示し、 信号プロセッサが、該重複対の出射ビームから引き出された信号を処理する 干渉法システム。
  27. 【請求項２７】 請求項２６に記載の干渉法システムであって、操作中に、
    信号プロセッサが、該信号に基づいて、測定経路にそった分散を計算する干渉計
    システム。
  28. 【請求項２８】 請求項２６に記載の干渉法システムであって、操作中に、
    信号プロセッサが、該信号に基づいて、測定物体までの幾何学的距離の変化を計
    算する干渉法システム。
  29. 【請求項２９】 請求項２６に記載の干渉法システムであって、該２つの波
    長が調波関連している干渉法システム。
  30. 【請求項３０】 請求項２６に記載の干渉法システムであって、該２つの波
    長が１ｎｍより多く隔てられている干渉法システム。
  31. 【請求項３１】 干渉法方法であって、 測定物体に接触する測定経路にそって測定ビームを導く工程と、 重複する1 対の出射ビームを形成するために、測定ビームの少なくとも一部を
    別のビームと組み合わせる工程と、 測定物体の角度方向と位置の少なくとも一方の変化に対応して、測定ビームを
    新しい方向に向けるために電子制御を使用する工程と から成る干渉法方法。
  32. 【請求項３２】 請求項３１に記載の方法であって、該測定経路が、測定物
    体に偶数回接触する方法。
  33. 【請求項３３】 請求項３１に記載の方法であって、 測定物体に接触する第2 測定経路にそって第2 測定ビームを導く工程と、 重複する1 対の第2 出射ビームを形成するために第2 測定ビームの少なくと
    も一部を追加ビームと組み合わせる工程と、第１および第２対の出射ビームが、
    測定物体上の２個の個別の位置までの光路長の変化を示すことと、 重複対の出射ビームから引き出された信号に基づいて、測定物体の角度方向の
    変化を計算する工程と からさらに成る方法。
  34. 【請求項３４】 干渉法方法であって、 測定物体に接触する測定経路にそって、２つの波長の成分を有する測定ビーム
    を導く工程と、 測定ビームから引き出された干渉法信号に基づいて、測定物体までの幾何学的
    距離の変化を計算する工程と、 測定物体の角度方向と位置の少なくとも一方の変化に対応して、測定ビームを
    新しい方向に向けるために電子制御を使用する工程と から成る干渉法方法。
  35. 【請求項３５】 請求項３４に記載の方法であって、該２つの波長が調波関
    連している方法。
  36. 【請求項３６】 請求項３４に記載の方法であって、測定物体の角度方向の
    変化に対応して、電子制御システムが測定ビームを新しい方向に向ける方法。
  37. 【請求項３７】 請求項３４に記載の方法であって、測定物体の角度方向の
    範囲で、実質的に垂直の入射で測定物体に接触するように、電子制御システムが
    測定ビームを新しい方向に向ける方法。
  38. 【請求項３８】 干渉法方法であって、 測定物体に接触する測定経路にそって、２つの波長の成分を有する測定ビーム
    を導く工程と、 測定ビームから引き出された干渉法信号に基づいて、測定経路にそった分散を
    計算する工程と、 測定物体の角度方向と位置の少なくとも一方の変化に対応して、測定ビームを
    新しい方向に向けるために電子制御を使用する工程と から成る干渉法方法。
  39. 【請求項３９】 集積回路を製造するための石版術システムであって、 第１および第２コンポーネントと、該第１および第２コンポーネントが互いに
    対して移動が可能であることと、 第２コンポーネントに固定された請求項１の干渉法システムと、該測定物体が
    第１コンポーネントに剛性固定された鏡であり、操作中に、干渉法システムが、
    第２コンポーネントに対する第１コンポーネントの位置を測定することと から成る石版術システム。
  40. 【請求項４０】 請求項３９に記載の石版術システムであって、該第２コン
    ポーネントが、操作中にウェハを支持する可動ステージである石版術システム。
  41. 【請求項４１】 請求項３９に記載の石版術システムであって、操作中に、
    ビーム操縦要素が、測定ビームに、測定物体の角度方向の範囲で、実質的に垂直
    の入射で鏡に接触させる石版術システム。
  42. 【請求項４２】 集積回路を製造するための石版術システムであって、 第１および第２コンポーネントと、該第１および第２コンポーネントが互いに
    対して移動が可能であることと、 第２コンポーネントに固定された請求項１６の干渉法システムと、該測定物体
    が第１コンポーネントに剛性固定された鏡であり、操作中に、干渉法システムが
    、第２コンポーネントに対する第１コンポーネントの位置を測定することと から成る石版術システム。
  43. 【請求項４３】 請求項４２に記載の石版術システムであって、該第２コン
    ポーネントが、操作中にウェハを支持する可動ステージである石版術システム。
  44. 【請求項４４】 請求項４２に記載の石版術システムであって、操作中に、
    ビーム操縦要素が、測定ビームに、測定物体の角度方向の範囲で、実質的に垂直
    の入射で鏡に接触させる石版術システム。
  45. 【請求項４５】 石版術方法であって、 空間パターン化された放射にウェハをさらすために、石版術システムの第２コ
    ンポーネントに対して石版術システムの第１コンポーネントを位置決めする工程
    と、 請求項３１の方法を用いて、第二コンポーネントに対する第１コンポーネント
    の位置を測定する工程と、該第１コンポーネントが測定物体を含むことと から成る石版術方法。
  46. 【請求項４６】 石版術方法であって、 空間パターン化された放射にウェハをさらすために、石版術システムの第２コ
    ンポーネントに対して石版術システムの第１コンポーネントを位置決めする工程
    と、 請求項３４の方法を用いて、第二コンポーネントに対する第１コンポーネント
    の位置を測定する工程と、該第１コンポーネントが測定物体を含むことと から成る石版術方法。
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