JP2003315008A

JP2003315008A - 干渉計においてビームのウォークオフを取り除くためのコンパクトなビームリトレース光学系

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Publication number: JP2003315008A
Application number: JP2003112406A
Authority: JP
Inventors: Kerry D Bagwell; ケリー・ディ・バグウェル; Greg C Felix; グレッグ・シー・フェリックス; John J Bockman; ジョン・ジェイ・ボックマン
Original assignee: Agilent Technologies Inc
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 2002-04-18
Filing date: 2003-04-17
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2023-04-17
Also published as: JP4028428B2; DE10317387B4; DE10317387A1

Abstract

(57)【要約】【課題】干渉計においてウォークオフを低減又は排除するため
の、より効率的でより簡素なシステム及び方法を提供するこ
と。【解決手段】多軸干渉計(1000,1100)は、干渉光学系を
通る第1回目の通過のために合成ヒ゛ーム(IN0)を使用する。
干渉光学系を出射する合成ヒ゛ーム(OUT0)の測定成分と基準
成分は、測定反射器(160)又は基準反射器(130)の位置ず
れに起因するウォークオフを受ける。リターン反射器(410)と非偏
光ヒ゛ームスフ゜リッタシステム(1010)が、干渉計(1000,1100)の種々
の軸に関して合成ヒ゛ーム(OUT0)を分離入力ヒ゛ーム(IN1,IN2,I
N3)へと分割し、干渉光学系を通るそれぞれの第2回目の
通過のために分離ヒ゛ームを戻す。干渉光学系における分離
ヒ゛ーム(IN1,IN2,IN3)に対するウォークオフは、合成ヒ゛ーム(IN0)に
対するウォークオフを相殺して、分離出力ヒ゛ーム(OUT1,OUT2,OUT
3)のウォークオフを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、干渉計においてビ
ームのウォークオフを取り除くためのコンパクトなビー
ムリトレース光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】干渉計には、一般に測定ビームから基準
ビームを区別するのに偏光符号化が用いられる。例え
ば、図１に示された平面ミラー干渉計１００では、直交
する直線偏光を有する二つの直線偏光成分を、入力ビー
ムＩＮが含む。干渉計１００内の偏光ビームスプリッタ
１１０が、二つの成分を分離して基準ビームと測定ビー
ムを生成する。

【０００３】図１において、偏光ビームスプリッタ１１
０は基準ビームに対応する成分を反射する。かくして、
基準ビームは光路Ｒ１を下り、四分の一波長板１２０を
介して基準ミラー１３０へ進む。基準ミラー１３０は偏
光ビームスプリッタ１１０に対する固定マウントを有
し、光路Ｒ１に対して直角に位置合わせされており、そ
のため基準ビームが基準ミラー１３０から反射され、四
分の一波長板１２０を介して光路Ｒ１に沿って戻ってく
る。四分の一波長板１２０を二回通過することにより、
基準ビームの偏光は効果的に９０度回転し、そのため光
路Ｒ１上を戻る基準ビームは偏光ビームスプリッタ１１
０を通過して、光路Ｒ２に沿ってコーナキューブ反射器
１４０へ入射する。

【０００４】コーナキューブ反射器１４０は、基準ビー
ムをオフセット光路Ｒ３上へ反射し、基準ビームは、偏
光ビームスプリッタ１１０を通過して直接的にコリニヤ
光路Ｒ４へ進む。そして、基準ビームは、光路Ｒ４に沿
って四分の一波長板１２０を通過し、基準ミラー１３０
から再び反射されて光路Ｒ４に沿って四分の一波長板１
２０を通過して戻る。四分の一波長板１２０を通過する
第２回目の対をなす往復が基準ビームの偏光を変化さ
せ、そのため偏光ビームスプリッタ１１０は、光路Ｒ４
から出力光路ＲＯＵＴへ基準ビームを反射する。

【０００５】図１の偏光ビームスプリッタ１１０は、測
定ビームに対応する入力偏光成分を伝達し、これにより
測定ビームは、光路Ｍ１に沿って四分の一波長板１５０
を通って測定ミラー１６０へ進む。測定ミラー１６０
は、集積回路製作用の加工装置内の平行移動段などの物
体上に在る。測定ミラー１６０は理想的には光路Ｍ１に
垂直であるが、一般に測定ミラー１６０は、物体が移動
する際の変化を受ける方位角を有することができる。図
１は、測定ミラー１６０が光路Ｍ１に対し非零のヨー角
を有する構成を示す。この結果、測定ミラー１６０から
反射された測定ビームは、光路Ｍ１と非零の角度（すな
わちヨー角度の２倍）を形成する光路Ｍ１’に沿って戻
る。

【０００６】測定ビームは、四分の一波長板１５０を二
度通過しており、その直線偏光は９０度回転しており、
これにより偏光ビームスプリッタ１１０は光路Ｍ１’か
ら光路Ｍ２へ測定ビームをコーナキューブ１４０へと反
射する。コーナキューブ１４０から測定ビームは光路Ｍ
３を進み、偏光ビームスプリッタ１１０において四分の
一波長板１５０から測定反射器１６０までの光路Ｍ４へ
反射される。そして、測定ビームは、測定反射器から光
路Ｍ４’に沿って四分の一波長板１５０を通って戻る。
光路Ｍ４’は、測定ミラー１６０の向きに従って光路Ｍ
４との角度を形成し、光路Ｍ１に平行である。偏光ビー
ムスプリッタ１１０は、測定ビームを光路Ｍ４’から出
力光路ＭＯＵＴへ伝送する。

【０００７】干渉計電子機器（図示せず）は、基準ビー
ムと測定ビームの組み合わせから位相情報を分析し、基
準ミラー１６０の動きを測定することができる。特に、
基準ビームと測定ビームの併合から生じる併合ビーム
は、測定信号を生成するように干渉させることができ
る。測定ミラー１６０が測定ビームの方向に沿って移動
している場合、測定ミラー１６０からの測定ビームの各
反射により、測定ビームの周波数のドップラーシフトと
併合ビームの唸り周波数の対応する変化が生じる。測定
ビームと基準ビームが最初のうち同一の周波数を有する
ＤＣ干渉計では、併合ビームの唸り周波数がドップラー
シフトに対応する。測定ビームと基準ビームが最初のう
ち若干異なる周波数を有するＡＣ干渉計では、唸り周波
数の変化がドップラーシフトを示す。

【０００８】ＡＣ干渉計は、一般に若干異なる周波数を
有する直交直線偏光成分を有する入力ビームを使用す
る。入力ビームの周波数成分の不完全な偏光分離によ
り、ドップラーシフト測定値に周期的エラーを招く可能
性がある。例えば、基準ビームが測定ビーム用に意図さ
れた周波数において若干の光を含む場合、基準ビーム自
体が入力成分の周波数に依存した唸り周波数を有するエ
ラー信号を引き起こす。測定信号と比較してエラー信号
があまりに大きくなった場合、正確な測定は困難にな
る。従って、測定信号を最大にすることは、正確な測定
に重要である。

【０００９】ＡＣ又はＤＣ干渉計用の測定信号を最大化
するには、測定ビームと基準ビームの効率的な組合せが
必要であり、基準ビーム及び測定ビームの出力光路ＲＯ
ＵＴ及びＭＯＵＴが同一直線上にあるときに、基準ビー
ムと測定ビームの組み合わせは最も効率的である。干渉
計１００からコリニヤ出力ビームを得ることは、基準ミ
ラー１３０と測定ミラー１６０の適切なアライメント
（位置合わせ）に依存する。

【００１０】適切に位置合わせされた構成では、測定ミ
ラー１６０は光路Ｍ１に垂直であり、反射光路Ｍ１’、
Ｍ４’は入射光路Ｍ１、Ｍ４と同一直線上にある。この
結果、測定ミラー１６０を理想的に位置合わせしたとき
は、測定光路Ｍ２、Ｍ３、及びＭＯＵＴはそれぞれ基準
光路Ｒ２、Ｒ３、及びＲＯＵＴに一致する。測定ミラー
１６０がアライメントから外れている場合、光路Ｍ１、
Ｍ１’は、測定ミラー１６０の位置ずれに依存する角度
を形成し、基準光路と測定光路は互いに対して斜めにな
る。測定光路と基準光路との間の角度差、又は角度分離
は、測定ミラー１６０からの第２の反射まで続く。第２
回目の反射の後、測定光路Ｍ４’と出力光路ＭＯＵＴが
基準ビームのための出力光路ＲＯＵＴと平行になる。し
かしながら、測定ミラー１６０の角度変化は、依然とし
て基準ビーム出力光路ＲＯＵＴに対して測定ビーム出力
光路ＭＯＵＴを変位させる。この現象は、一般にビーム
のウォークオフと呼ばれる。

【００１１】基準ビーム及び測定ビームの直径と比較し
てビームのウォークオフが無視できる場合、併合ビーム
は強力な測定信号を提供する。しかしながら、ビームス
プリッタ１１０と或る程度の精度の干渉計におけるミラ
ー１６０との間の長い距離（０．５ｍ又はそれ以上のオ
ーダー）と協働して約０．００１ラジアン又はそれ以上
の測定ミラー１６０の位置ずれにより、ビーム直径の重
用な部分であるウオークオフが生じる（平面ミラー干渉
計のウオークオフは通常約４Ｌαであり、ここでＬは干
渉計と測定ミラー１６０との間の距離、αは測定ミラー
１６０のラジアン単位での位置ずれの角度である。）。
測定ビームと基準ビームの重複領域の減少により、測定
信号に大きな低下を招き、周期的な誤差信号をより深刻
なものとし、正確な測定を困難にする。

【００１２】ビームのウォークオフから生じる別の問題
は、干渉計１００の動作時における測定信号のダイナミ
ックレンジである。特に、重複ビームの光強度は最大の
重なりを有する最良のケースから比較的僅かな重なりを
有する最悪のケースまで変化する可能性がある。従っ
て、測定信号の強度は測定ミラー１６０のアライメント
に依存し、このアライメントは干渉計１００の動作期間
中、特に測定されている物体が動くときに変化する。入
力ビームは、干渉計１００のエネルギー効率を大幅に低
下させる最悪の場合のアライメントにおいて、測定可能
な信号を供給するのに十分なパワーを有する必要があ
る。さらに、光受信器と測定電子機器は、最悪の場合の
低い測定信号レベルと最良の場合の高い測定信号レベル
の両方に対処するのに十分なダイナミックレンジを有す
る必要がある。

【００１３】ビームのウォークオフのさらに別の欠点
は、ビーム波面の不均一性から生じる。一般に、ビーム
の曲率、ウェッジ角、ビーム自体の収差、及び一方のビ
ームは通過するが他方は通過しない光表面が、波面位相
差を引き起こす可能性がある。測定ビームのウォークオ
フは、重複（部分的な重なり）を変更し、特に、ミラー
１６０とビームスプリッタ１１０との間の距離が変化し
ない場合でも、測定される信号の位相を変化させる可能
性がある。

【００１４】干渉計１００は、個々の平面ミラー反射器
１３０、１６０からのさらなる反射のために基準ビーム
と測定ビームを再配向するためにコーナキューブ反射器
１４０を用いる。上述のように、コーナキューブ反射器
１４０と追加の反射が、出力ビーム光路ＲＯＵＴとＭＯ
ＵＴとの間の角度分離を防止する。また、追加の反射
は、測定ビームのドップラーシフトを増大（すなわち、
倍増）させ、干渉計の測定解像度を増大することができ
る。測定反射器１６０からの測定ビームの反射回数（及
び基準反射器１３０からの基準ビームの反射回数）をさ
らに増やすために、コーナキューブ反射器をさらに追加
することもできる。コーナキューブ反射器を用いること
の欠点は、ビームのウォークオフの増大という結果にな
る（例えば、反射回数を二倍にしたときはビームのウォ
ークオフが倍増する）ことである。

【００１５】動的なビーム操向システムは、干渉計１０
０の動作中に測定ビームと基準ビームの相対位置を測定
し、次に干渉計１００内の基準ミラー１３０又は別の光
学素子を動的に調整してウォークオフを最小限にでき
た。このような動的な操向システムは、複雑で高価であ
り故障しやすい傾向がある。

【００１６】

【特許文献１】米国特許出願第０９／８７６，５３１号
明細書

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従って、ウォークオフ
を低減又は排除するための、より効率的でより簡素なシ
ステム及び方法が必要とされている。理想的には、ウォ
ークオフを低減又は取り除くシステムは、コンパクトで
あり、制限された動作空間において動作に適している。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様によれ
ば、干渉計は、干渉計光学系を通る第１回目の通過をリ
トレースするか、又は第１回目の通過に平行な光路を辿
るかのどちらかの光路に沿った干渉計光学系を通る追加
の通過のために測定ビームと基準ビームを戻す。この結
果、個々の反射器からの測定ビームと基準ビームの追加
の反射が、最終的な併合出力ビームの測定ビームと基準
ビームとの間のウォークオフを取り除く。

【００１９】複数の測定軸を有する干渉計では、異なる
軸に関する入力ビームは、干渉光学系を介して合成ビー
ムに第１回目の通過を受けさせた後で互いから分離され
得る。第１回目の通過の間、合成測定ビームは、それぞ
れが各測定軸に関する個々の測定ビームに分離される前
に、測定ミラーから第１の対をなす反射を受ける。各分
離測定ビームは別個に干渉光学系を二度通過し、測定ミ
ラーから第２の対をなす反射を受ける。同様に、合成基
準ビームは、干渉光学系を通る第２回目の通過を行なう
分離基準ビームへ分割される前に、干渉光学系を通る第
１回目の通過を行なう。

【００２０】第１回目の通過中における測定／基準反射
器からの合成測定／基準ビームの反射と、第２回目の通
過中における測定／基準反射器からの分離測定／基準ビ
ームの反射との組み合わせが、測定ミラー又は基準ミラ
ーの位置ずれに起因するビームのウォークオフを除去す
る。各通過の間、測定ミラーからの一対の反射と基準反
射器からの一対の反射とが、測定ビームと反射ビームと
の間の角度分離を取り除く。

【００２１】Ｎ個の測定軸を有する多軸干渉計は、合成
ビームをＮ個の分離ビームに分離する。合成ビームと分
離ビームは、干渉光学系を通る異なる光路と測定ミラー
及び基準ミラー上の分離した反射領域とを有する。測定
ミラーと基準ミラーの領域は、２Ｎ対の反射の代わりに
Ｎ＋１対の反射に対応するが、そうでない場合にはビー
ムのウォークオフ無しで出力ビームを別個に発生させる
必要があるかもしれない。従って、測定ミラーと基準ミ
ラーは、より小型にすることができる。また、分離ビー
ム光路の個数を減少させることにより、干渉光学系のサ
イズも低減される。

【００２２】本発明の一つの具体的な実施形態は、主ビ
ームスプリッタシステム、測定反射システムと基準反射
システム、リターン反射器、及び副ビームスプリッタシ
ステムを含む多軸干渉計である。主ビームスプリッタシ
ステムは、入力ビームを受光し、一般に偏光に従って入
力ビームを合成測定ビームと合成基準ビームとに分離す
る。測定反射システム及び基準反射システムはそれぞ
れ、主ビームスプリッタシステムから合成測定ビームと
合成基準ビームを受光して、戻すように反射する。そし
て、逆反射器は、それぞれの測定反射システム及び基準
反射システムからそれぞれの第２回目の反射のために合
成測定ビームと合成基準ビームを送り返すことができ
る。２回の反射の後、主ビームスプリッタシステムが合
成出力ビームを形成し、この合成出力ビームにおいて、
合成測定ビームと合成基準ビームの中心軸は平行であ
り、反射システムの相対的な位置ずれに依存する距離だ
け互いからウォークオフされている。

【００２３】リターン反射器と副ビームスプリッタが主
ビームスプリッタシステムから合成出力ビームを受光
し、主ビームスプリッタシステムへ送り返される分離ビ
ームへ合成出力ビームを分割する。副ビームスプリッタ
システムが合成ビームを分離ビームへ分割する前に、リ
ターン反射器が合成ビームを反射する場合、干渉計は測
定軸ごとに一つのリターン反射器を必要とする代わりに
全ての測定軸について単一のリターン反射器を用いるこ
とができる。

【００２４】主ビームスプリッタシステムは、各分離入
力ビームを測定及び基準反射システムから少なくとも１
回それぞれに反射される分離測定ビーム及び分離基準ビ
ームに分離し、そして対をなすように再合成し、分離入
力ビームに対応する分離出力ビームを形成する。分離ビ
ームに対応する逆反射器は、個々の分離測定／基準ビー
ムを測定／基準反射器システムからの第２回目の反射の
ために送り返すことができる。

【００２５】主偏光システムは一般に、偏光により入力
ビームを分割して基準ビームと測定ビームを形成する偏
光ビームスプリッタを含む。基準反射システムは通常、
第１の四分の一波長板と基準反射器とを含み、測定反射
システムは通常、第２の四分の一波長板、及び干渉計に
より測定される物体上に搭載するための測定反射器を含
む。副ビームスプリッタシステムは通常、非偏光ビーム
スプリッタを含み、これにより主ビームスプリッタシス
テムへ戻る分離ビームは、主ビームスプリッタシステム
が分割して分離測定ビーム及び分離基準ビームを形成で
きる偏光成分を含む。

【００２６】本発明の別の具体的な実施形態は、干渉光
学系と、ビームスプリッタシステムと、リターン反射器
とを含む多軸干渉計である。干渉光学系は、入力ビーム
を基準ビームと測定ビームへ分割し、測定される物体上
にある測定反射器から少なくとも１回反射するように測
定ビームを導く。同様に、干渉光学系は、基準反射器か
ら少なくとも１回反射するように基準ビームを導く。干
渉光学系では、基準ビームと測定ビームは合成ビームに
併合され、この合成ビームにおいて、基準ビームと測定
ビームは平行ではあるが、測定反射器と基準反射器のア
ライメントと位置に依存するウォークオフにさらされ
る。リターン反射器は合成ビームを受光し、この合成ビ
ームをビームスプリッタシステムへ導く。ビームスプリ
ッタシステムは、合成ビームを複数の分離ビームに分割
し、分離ビームを干渉光学系へ導く。そして、干渉光学
系は、各分離ビームを基準ビームと測定ビームに分割
し、これらの測定ビームのそれぞれを測定反射器から少
なくとも１回反射するように導く。同様に、干渉光学系
は、分離基準ビームを基準反射器又は反射器から１回又
はそれ以上反射するように導く。各分離ビームごとに干
渉光学系が基準ビームと測定ビームを再合成し、基準ビ
ームと測定ビームが同一直線上にある（コリニアであ
る）分離出力ビームを形成する。

【００２７】リターン反射器は一般に、入射ビームの入
射光路のシフトが反射ビームのシフトを引き起こし、反
射ビームのシフトが入射ビームのシフトに対して大きさ
と方向において同じになるようにしてある。リターン反
射器は、例えば合成ビームに垂直になるように配置され
た底辺を有する二等辺プリズムを含むことができる。

【００２８】本発明のさらなる実施形態は、偏光ビーム
スプリッタと、測定反射システムと、基準反射システム
と、リターン反射器と、非偏光ビームスプリッタシステ
ムとを含む多軸平面ミラー干渉計である。この偏光ビー
ムスプリッタは入力ビームを合成測定ビームと合成基準
ビームへ分割する。測定反射システムと基準反射システ
ムは、偏光ビームスプリッタからの合成測定ビームと合
成基準ビームをそれぞれ受光して反射して戻す平面ミラ
ーを含む。

【００２９】リターン反射器は、測定反射器と基準反射
器からの反射の後に偏光ビームスプリッタから合成測定
ビームと合成基準ビームを受光し、合成ビームを非偏光
ビームスプリッタシステムへ導く。リターン反射器は一
般に、入射ビームのシフトが反射ビームの一致するシフ
トを生じるような態様で偏光ビームスプリッタからの合
成ビームなどの入射ビームを反射する。

【００３０】非偏光ビームスプリッタシステムは、合成
測定ビームを偏光ビームスプリッタ内に導かれる複数の
分離測定ビームへ分割し、合成基準ビームを偏光ビーム
スプリッタ内に導かれる複数の分離基準ビームへ分割す
る。

【００３１】逆反射器は、合成測定ビーム、合成基準ビ
ーム、及びそれぞれの測定反射システムと基準反射シス
テムからの第１回目の個々の反射後の分離測定ビームと
分離基準ビームを受光することができる。逆反射器は、
合成測定ビーム、合成基準ビーム、及び分離測定ビーム
と分離基準ビームを個々の反射システムからの第２回目
の反射のために導く。２回の反射が反射システムの位置
ずれに起因する測定ビームと基準ビームとの間の角度変
化を取り除く。合成測定ビームと合成基準ビームとの間
のウォークオフが、分離測定ビームと分離基準ビームと
の間の後続のウォークオフを相殺する。

【００３２】本発明のさらに別の実施形態は、干渉計を
動作させるための方法である。本方法は、干渉計へ入力
ビームを導くステップを含み、この場合、干渉光学系が
入力ビームを基準ビームと測定ビームへ分割し、測定さ
れる物体上に搭載された反射器から測定ビームを反射さ
せ、測定ビームと基準ビームを合成ビームとして干渉光
学系の外へ案内する。そして、合成ビームは、干渉光学
系内へ案内される複数の分離ビームへ分割される。各分
離ビームごとに干渉光学系が、分離ビームを基準ビーム
と測定ビームに分割し、測定ビームを測定される物体上
に搭載された反射器から反射させ、基準ビームと測定ビ
ームを分離ビームに対応する出力ビームとして干渉光学
系の外へ案内する。出力ビームの分析により、複数の軸
に沿った測定値が求められる。

【００３３】

【発明の実施の形態】異なる図面において同じ参照符号
を用いることにより、同様の又は同一の構成要素を示
す。

【００３４】本発明の一実施形態によれば、干渉計は、
干渉計光学系を通る追加の通過のために測定ビームと基
準ビームを戻し、最終的な出力ビームにおけるビームの
ウォークオフを除去する受動的光学系を有する。一実施
形態では、リターンビームがそれらの個々の光路を正確
にリトレースし、入力ビームに一致するコリニヤビーム
として出射する。この実施形態の場合、従来の干渉計の
出力光路に垂直な平面ミラーが、基準ビームと測定ビー
ムをリトレースのために戻すことができる。代案とし
て、リターン基準ビーム及びリターン測定ビームは、元
の出力光路に平行であるがそれからオフセットしたもの
とすることができる。二等辺プリズムなどの光学素子
は、所望の方向とオフセットでもってビームを戻すこと
ができる。

【００３５】多軸干渉計では、分離測定軸ごとの分離ビ
ームの分割は、合成ビームが干渉光学系を介して第１回
目の通過を行なった後で、かつリターン反射器からの反
射の後に行なうことができる。合成ビームは、異なる軸
に沿った測定のためにビームが未だ分割されていない点
において「合成」されている。この結果、ビームのウォ
ークオフを取り除く本発明による多軸干渉計には、ビー
ムのウォークオフにさらされる従来の多軸干渉計が必要
とするよりも一つだけ多いビーム光路が必要になる。さ
らに、ビームのウォークオフを有さない多軸干渉計は、
各測定軸ごとの別個のリターン反射器の代わりに合成ビ
ーム用に単一のリターン反射器を用いることができる。
本発明による多軸干渉計は、コンパクトに作ることがで
きる。

【００３６】図２は、本発明の一実施形態による単軸平
面ミラー干渉計２００の光学素子の平面図を示す。図示
のように、干渉計２００には、偏光ビームスプリッタ１
１０と、四分の一波長板１２０、１５０と、基準反射器
１３０と、コーナキューブ反射器１４０と、従来の設計
とすることができる測定反射器１６０を含む光学部品が
収容されている。

【００３７】干渉計２００は、光路ＩＮ／ＯＵＴに沿っ
て入力ビームを受光する。干渉計２００は、入力ビーム
が好適には単色であるＤＣ干渉計か、又は入力ビームが
好適にはわずかに異なる周波数を有する二つの直交偏光
成分を含むビームであるＡＣ干渉計のいずれかとするこ
とができる。ＤＣ干渉計及びＡＣ干渉計は、当該技術に
おいて良く知られている。例示のために、干渉計２００
がＡＣ干渉計である本発明の例示的な実施形態が、以下
に説明される。ＤＣ干渉計は、以下に説明されるものと
同じビーム光路を有するが、入力ビームの特性、及び併
合出力ビームを処理して物体の動きを測定する点でＡＣ
干渉計とは異なる。

【００３８】ＡＣ干渉計において、入力ビームの各周波
数成分は、他の周波数成分の直線偏光に対して直交する
直線偏光を有する。現在のビーム源は、完全ではないけ
れども高度に直線的で直交する偏光を有する周波数成分
を備えたヘテロダインビームを提供することができる。
適切な偏光光学素子を有するゼーマン分岐レーザ（Zeem
an split laser）は、所望の特性を有する入力ビームを
生成することができる。

【００３９】本発明の例示的な実施形態では、入力ビー
ム源はアジレント・テクノロジー・インクから入手可能
な５５１７Ｄなどの市販のレーザーヘッドである。５５
１７系レーザヘッドは、Ｈｅ−Ｎｅレーザのレーザキャ
ビティに対して軸方向の磁界を印加し、ゼーマン分岐を
生じさせる。ゼーマン分岐は、こうして約２〜６ＭＨｚ
の周波数差ｆ２−ｆｌ及び約６３３ｎｍの平均波長を有
する周波数成分を含むビームを生成する。レーザキャビ
ティからの二つの周波数成分は、正反対の円偏光を有し
ており、四分の一波長板又は他の光学系が、円偏光の周
波数成分を直交直線偏光へ変換する。

【００４０】ビーム源、例えばレーザは、測定系への温
度の影響を防止するために一般に干渉計光学系から遠ざ
けてあり、光ファイバ又は直接ビーム伝送を用いる光学
系は、入力ビームをビーム源から干渉計光学系へ光路Ｉ
Ｎ／ＯＵＴに沿って伝えることができる。伝えられた周
波数成分の直線偏光は、偏光ビームスプリッタ１１０の
分離軸に沿っている。

【００４１】偏光ビームスプリッタ１１０は、入力ビー
ムを受光し、入力ビームを直線偏光に従う成分に分割す
る。本発明の例示的な実施形態では、ビームスプリッタ
１１０は、正方形の断面を有し、ビームスプリッタ１１
０の各面と４５度をなして介在するビームスプリッタコ
ーティング１１５を有する二つのプリズムを含む。代案
として、異なる幾何学的形状、又は複屈折材料を含む偏
光ビームスプリッタを用いてもよい。ビームスプリッタ
１１０は、理想的には伝送ビームから一つの直線偏光を
有する光の完全吸収と、反射ビームから他の直線偏光を
有する光の完全吸収をもたらすが、一般に誤った偏光の
一部の漏洩が存在する。

【００４２】明確な例を提供するために、以下の説明
は、基準ビームとして最初にビームスプリッタコーティ
ング１１５から反射された入力ビームの成分に言及し、
測定ビームとして最初に伝送される成分に言及する。代
案として、反射ビームは測定ビームとすることができ、
伝送ビームは基準ビームとすることができる。

【００４３】図２では、ビームスプリッタコーティング
１１５からの反射時の基準ビームは、光路Ｒ１を辿り、
四分の一波長板１２０を通って基準反射器１３０へ至
る。例示した実施形態の基準反射器１３０は、ビームス
プリッタ１１０と同一構造上に搭載された平面ミラーで
ある。平面ミラーは光路Ｒ１に垂直であり、従って光路
Ｒ１に沿って基準ビームを戻すように反射する。四分の
一波長板１２０を介して光路Ｒ１に沿って下りかつ戻る
ことにより、基準ビームの偏光は効果的に９０度だけ回
転し、基準ビームはビームスプリッタコーティング１１
５を通過して光路Ｒ２へ至る。

【００４４】光路Ｒ２を進む基準ビームは、コーナキュ
ーブ反射器１４０から反射され、コーナキューブ反射器
１４０をオフセット光路Ｒ３に沿って出射してビームス
プリッタ１１０に戻る。光路Ｒ３から、基準ビームはビ
ームスプリッタコーティング１１５を通過して光路Ｒ４
に至る。基準ビームは、四分の一波長板１２０を通って
基準反射器１３０まで光路Ｒ４を進み、基準反射器１３
０から反射され、光路Ｒ４に沿って四分の一波長板１２
０を通って偏光ビームスプリッタ１１０へ戻る。そし
て、基準ビームは、ビームスプリッタコーティング１１
５からリターン反射器２１０へ通じる光路Ｒ５へ反射さ
れる。

【００４５】光路Ｒ５は、図１の従来の干渉計１００の
出力光路ＲＯＵＴに対応する。干渉計２００では、リタ
ーン反射器２１０は、光路Ｒ５に対して垂直に位置合わ
せされた平面ミラーであり、従って光路Ｒ５をリトレー
スして偏光ビームスプリッタ１１０へ戻るように基準ビ
ームを戻す。光路Ｒ５で戻る際、基準ビームは、光路Ｒ
５、Ｒ４（両方向）、Ｒ３、Ｒ２、及びＲ１（両方向）
をリトレースし、光路ＩＮ／ＯＵＴに沿って出射する。
基準ビーム（及び測定ビーム）の光路について図２に示
した方向は、干渉計光学系を通る第１回目の通過に対応
する方向であり、リターン反射器２１０からの反射後の
基準ビームの方向は、図２に示したものとは正反対であ
る。

【００４６】最初の入射においてビームスプリッタコー
ティング１１５を介して伝送された入力ビームの成分
は、測定ビームを形成する。そして、測定ビームは、光
路Ｍ１を辿り四分の一波長板１５０を通過して測定反射
器１６０へ至る。測定反射器１６０は、基準反射器１３
０と同種のものであり、干渉計２００の場合では、光路
Ｍ１に公称では垂直に位置合わせされた平面ミラーであ
る。測定反射器１６０は、測定される平行移動段などの
物体上に搭載され、一般に方位角度の変化にさらされ
る。図２は、理想的なアライメントから外れた測定ミラ
ー１６０を示す。平面ミラーの図示された位置ずれによ
って、測定反射器１６０は光路Ｍ１に対してある角度を
なす光路Ｍ１’へ測定ビームを反射する。

【００４７】光路Ｍ１、Ｍ１’に沿って四分の一波長板
１５０を二度通過することにより、測定ビームの偏光は
効果的に９０度だけ回転させられる。ビームスプリッタ
コーティング１１５へのその二回目の入射では、測定ビ
ームはビームスプリッタコーティング１１５から光路Ｍ
２へ反射する。測定反射器１６０が光路Ｍ１に完全に位
置合わせされている場合、光路Ｍ１、Ｍ１’は一致し、
光路Ｍ２、Ｒ２は一致する。例示した位置ずれにより、
光路Ｒ２、Ｍ２は斜めになり、互いからオフセットす
る。

【００４８】光路Ｍ２を進行する測定ビームは、コーナ
キューブ反射器１４０から反射され、コーナキューブ反
射器１４０を出射してオフセット光路Ｍ３に沿ってビー
ムスプリッタ１１０に戻る。光路Ｍ３から、測定ビーム
はビームスプリッタコーティング１１５から光路Ｍ４へ
反射される。測定ビームは、四分の一波長板１５０を通
過して測定反射器１６０まで光路Ｒ４を進み、測定反射
器１６０から光路Ｍ４’へ反射される。そして、測定ビ
ームは、光路Ｍ４’に沿って、四分の一波長板１５０を
通過して偏光ビームスプリッタ１１０へ戻る。

【００４９】四分の一波長板１５０を二度通過すること
による偏光の変化によって、光路Ｍ４’上の測定ビーム
は、ビームスプリッタコーティング１１５を通過し、リ
ターン反射器２１０に通じる光路Ｍ５へ至る。測定光路
Ｍ５（光路Ｍ４’と同様）は基準光路Ｒ５に平行であ
る。何故ならコーナキューブ反射器１４０が光路Ｍ３を
光路Ｍ２に平行にし、基準反射器１３０による第２回目
の反射が、測定反射器１６０による第１回目の反射から
生じた角度変化を取り除くからである。

【００５０】光路Ｍ５は、図１の従来の干渉計光学系の
出力光路ＭＯＵＴに対応する。リターン反射器２１０は
測定ビームを戻し、測定ビームは、光路Ｍ５、Ｍ４’、
Ｍ４、Ｍ３、Ｍ２、Ｍ１’、及びＭ１をリトレースし
て、光路ＩＮ／ＯＵＴに沿って偏光ビームスプリッタ１
１０を出射する。従って、出力測定ビームは、出力基準
ビームとコリニヤであり、入力ビームと同一軸上にあ
る。測定ビームは干渉計光学系を通る光路をリトレース
するため、戻りの通過は、測定反射器１６０のヨー変化
又はピッチ変化のあらゆる影響を取り除く。同様に、基
準反射器１３０が位置合わせ不良であった場合、基準ビ
ームを戻して干渉計光学系を通るその光路をリトレース
させることによって、基準反射器１３０の位置ずれが引
き起こすであろうどんなビームのウォークオフも取り除
かれる。

【００５１】干渉計２００の他の特徴は、測定ビームが
測定反射器１６０から四度反射されることである。従っ
て、出力測定ビームの周波数におけるドップラーシフト
は、図１の従来の干渉計１００の２倍であり、測定解像
度を効果的に２倍にする。合成ビームの唸り周波数のド
ップラーシフトを測定し、続いてシフトを引き起こした
動きを計算する従来の電子システムは、より大きなドッ
プラーシフトに対して適合することができる。

【００５２】リターン反射器２１０の後に干渉計２００
を通る測定ビームと基準ビームの第２回目の通過が、光
パワーの減衰又は損失を招く。しかしながら、測定され
る信号を提供するビームの重複した部分の光パワーは、
一定であり、一般に図１に示したような従来の干渉計で
提供される最悪の場合のビーム重複からのパワーに比べ
て大きい。従って、干渉計２００は、より低パワーのビ
ーム源を使用し、従来の干渉計に要求されるものよりも
小さなダイナミックレンジを有する受信器電子装置を使
用することができる。

【００５３】入力ビームと同じ軸に沿う併合出力ビーム
を有することにより、測定電子装置の受信器へ出力ビー
ムを導くときに入力ビームの阻止を避けるために通常何
らかのシステムが必要とされる。図３Ａは、出力ビーム
を入力ビームから分離するためにビームスプリッタ３１
０（例えば、ハーフミラー）を用いる入力／出力分離系
３２０Ａを含む干渉計３００Ａを示す。ビームスプリッ
タ３１０は、入力ビームを受光し、入力ビームの一部を
偏光ビームスプリッタ１１０へ反射する。入力ビームの
残りの部分３１５は、多軸干渉計内の別の軸に沿う測定
用などの別の用途にこの残りの部分３１５を送ることが
できない場合、ビームスプリッタを介して伝送されて消
失する。また、ビームスプリッタ３１０は、偏光ビーム
スプリッタ１１０から併合ビーム出力を受光し、併合ビ
ームの一部を測定用に伝送し、一部を反射して消失させ
る。

【００５４】図３Ｂは、出力ビームを入力ビーム光路か
らオフセットした光路へ再配向する入力／出力ビーム分
離系３２０Ｂを含む干渉計３００Ｂを示す。図３Ｂの実
施形態では、ビーム分離系３２０Ｂは複屈折プリズム３
３０と偏光回転素子３４０を含む。

【００５５】干渉計３００Ｂ用の入力ビームは、直線偏
光の方向を除き、図２の干渉計２００用の入力ビームと
同じである。干渉計３００Ｂ用の入力ビームの周波数成
分は、プリズム３３０の複屈折軸とアライメントがとら
れ、偏光ビームスプリッタ１１０の軸と４５度のような
角度をなす直線偏光を有する。

【００５６】複屈折プリズム３３０は、Karl Lambrech
tなどの部品製造業者から市販されているような方解石
ビーム変位器であるが、入力ビームを受光し、基準ビー
ムに対応する偏光成分Ｒｉｎから測定ビームに対応する
偏光成分Ｍｉｎを分離する。偏光成分ＭｉｎとＲｉｎ
は、互いからオフセットしてプリズム３３０を出射す
る。

【００５７】偏光回転素子３３０は、四分の一波長ファ
ラデー回転子とすることができ、偏光ビームＭｉｎ、Ｒ
ｉｎを固定角度、すなわち４５度だけ回転させ、これに
よりビームＭｉｎ、Ｒｉｎが偏光ビームスプリッタ１１
０の軸に対応する直線偏光を有するようになる。

【００５８】測定ビームＭｉｎは、光路Ｍ１、Ｍ１’、
Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ４’、及びＭ５を辿り、リターン
ミラー２１０から反射され、前述のように光路Ｍ５、Ｍ
４’、Ｍ４、Ｍ３、Ｍ２、Ｍ１’、及びＭ１をリトレー
スする。従って、偏光ビームスプリッタ１１０は、測定
ビームが偏光ビームスプリッタ１１０に入射した軸と同
じ軸に沿って測定ビームを出力する。

【００５９】基準ビームは、光路Ｒ１’、Ｒ２’（両方
向）、Ｒ３’、Ｒ４’（両方向）、及びＲ５’を辿り、
ミラー２１０から反射され、光路Ｒ５’、Ｒ４’（両方
向）、Ｒ３’、Ｒ２’、及びＲ１’（両方向）をリトレ
ースする。図３の基準光路Ｒ１’、Ｒ２’、Ｒ３’、Ｒ
４’、及びＲ５’は、図２の基準光路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ
３、Ｒ４、及びＲ５とは異なる。何故なら図３Ｂの入力
基準ビームＲｉｎは、図２の入力ビームからオフセット
しているからである。従って、偏光ビームスプリッタ１
１０は、基準ビームＲｉｎが偏光ビームスプリッタ１１
０に入射したのと同じ軸に沿って基準ビームを出力す
る。

【００６０】測定ビームと基準ビームは、プリズム３３
０が形成するオフセットに等しい距離だけ互いからオフ
セットして偏光ビームスプリッタ１１０を出射する。こ
のオフセットはビームのウォークオフに対応するオフセ
ットとは異なる。何故なら干渉計３００Ｂのオフセット
は固定されており、測定反射器１６０又は基準反射器１
３０の向きにおける変化とは無関係であるからである。

【００６１】偏光素子３４０は、再び出力ビームの偏光
を４５度だけ回転させる。偏光素子３４０を通過する入
射動作と出射動作が、測定ビームと基準ビームの偏光を
９０度だけ回転させ、これにより複屈折プリズム３３０
が測定ビームを偏向させ、基準ビームを伝送する。出力
基準ビーム及び出力測定ビームは、入力光路ＩＮから分
離された出力光路ＯＵＴに沿って出射し、それ故に入力
ビームで遮断されることなく測定装置へより簡単に送ら
れる。

【００６２】本発明の別の態様によれば、干渉計光学系
を通る追加の通過ために測定ビームと基準ビームを戻す
反射器が、リターンビームをオフセットさせることがで
きる。図４Ａは、入射ビームからオフセットした反射ビ
ームを供給するリターン反射器４１０を含む干渉計４０
０を示す。

【００６３】干渉計４００Ａは、ビーム源（図示せ
ず）、及びそのビーム源とほぼ同一であり、図２の干渉
計２００に関して前述した入力ビームを用いる。干渉計
光学系を通る第１回目の通過では、基準ビームと測定ビ
ームは、図２に関して前述したように、同じ光路を辿
る。特に、基準ビームは、リターン反射器４１０Ａに達
する前に、光路Ｒ１（両方向）、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４（両
方向）、及びＲ５を通過する。測定ビームは、リターン
反射器４１０Ａに達する前に光路Ｍ１、Ｍ１’、Ｍ２、
Ｍ３、Ｍ４、Ｍ４’、及びＭ５を通過する。

【００６４】リターン反射器４１０は、光路Ｒ５から入
射基準ビームをオフセット光路Ｒ６へ反射して偏光ビー
ムスプリッタ１１５へ戻し、光路Ｍ５から入射測定ビー
ムをオフセット光路Ｍ６へ反射して偏光ビームスプリッ
タ１１５へ戻す。リターン反射器４１０へ入射する任意
の測定ビーム又は基準ビームに関して、反射ビームは、
入射ビームの方向とは反対の方向を有しており、入射ビ
ームの位置に関係なく入射ビームから同じ距離だけオフ
セットしている。入射ビームに垂直な平面ミラーは、オ
フセット距離を零に等しくさせる限定ケースについてこ
れらの特性を有する。

【００６５】干渉計４００では、リターン反射器４１０
Ａは、入射する基準ビームと測定ビームに垂直な反射底
面を有する二等辺のプリズム４１０Ａとして機能する光
学面を有する。二等辺プリズム４１０Ａは、内角９０
°、４５°、及び４５°を有する三角プリズムとして容
易に構成される。二等辺プリズム４１０Ａの底面は、高
度の反射コーティングでもって被覆されることができ、
又は代案として二等辺プリズム４１０Ａは、底面に対し
て垂直な方向に沿って他の面の何れかに光が入射したと
きに、底面において内部全反射がもたらされるように十
分に高い屈折率を有してもよい。図４Ａの二等辺プリズ
ム４１０Ａの位置と向きは、許容されるビームのウォー
クオフ距離の全範囲について二等辺プリズム４１０Ａの
同じ面に測定ビームと基準ビームが入射するようにして
ある。基準ビームは、好適には面の中央に入射する。

【００６６】図４Ｂは、代替の干渉計４００Ｂを示し、
その干渉計４００Ｂは、干渉計４００Ｂ内のリターン反
射器４１０が台形プリズム４１０Ｂである点を除いて、
図４Ａの干渉計４００と同じである。台形プリズム４１
０Ｂは、入射測定ビームと反射ビームに垂直な反射底面
と反射上面を有する。基準ビームと測定ビームは、台形
プリズム４１０Ｂの傾斜面の一方に入射し、台形プリズ
ム４１０Ｂに入り、反対側の傾斜面を介して出射する前
にプリズムの底面と上面から少なくとも一度は反射され
る。傾斜したファセット（傾斜面）は同じ長さを有し、
台形プリズム４１０Ｂの底面と同じ角度をなしている。
台形プリズム４１０Ｂは、二等辺プリズム４１０Ａとほ
ぼ同じ態様で動作するが、かなり大きなオフセットを提
供する。さらに、台形プリズムの上面が平坦であること
により、プリズム４１０Ｂを偏光ビームスプリッタ１１
０に直接接着することが可能になる。

【００６７】図４Ｃは、本発明の一実施形態によるさら
に別の代替の干渉計４００Ｃを示し、この場合、リター
ン反射器４１０は、偏光ビームスプリッタ１１０へその
底面を向けた二等辺プリズム４１０Ｃを含む。二等辺プ
リズム４１０Ｃの頂点は、平面ミラーの方へ向いてい
る。二等辺プリズム４１０Ｃの底面へ入射した併合ビー
ムは、二等辺プリズム４１０Ｃの出射時に屈折し、平面
ミラーから反射され、二等辺プリズム４１０Ｃへの再入
射時に屈折する。リターン反射器４１０は、入射ビーム
の光路に平行で固定距離だけオフセットした光路に沿っ
て反射ビームを戻す。

【００６８】図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃは、対応入射
光路に平行な返送光路沿いに入射する測定ビームと基準
ビームを返送し、かつ返送光路をシフトさせて入射光路
内のあらゆるシフトに整合するリターン反射器４１０の
異なる実施形態用の特定の光学素子４１０Ａ，４１０
Ｂ，４１０Ｃを示す。より一般的には、他の光学システ
ムにリターン反射器４１０の要求特性を実施することが
できる。

【００６９】また、図４Ａ、図４Ｂ、及び図４Ｃのそれ
ぞれは、干渉計が理想的なアライメントを有するときに
リターン反射器４１０が基準光路を含む平面内に存在す
る水平オフセットをもたらす構成も示す。代案として、
リターン反射器４１０の向きは、基準光路を含む平面と
ある角度でオフセットを提供し、特に基準ビームの平面
に対して垂直な垂直オフセットを提供することができ
る。図面において、基準ビームと測定ビームは、垂直オ
フセットと共に戻された場合に干渉計光学系を通るそれ
らの第１回目の通過を正確にリトレースするように見え
るであろう。

【００７０】水平オフセットについては、リターン基準
ビームは、ビームスプリッタコーティング１１５から出
力光路ＯＵＴへ反射する前に光路Ｒ６、Ｒ７（両方
向）、Ｒ８、Ｒ９、及びＲ１０（両方向）を辿る。リタ
ーン測定ビームは、ビームスプリッタコーティング１１
５を介して出力光路ＯＵＴへ通過する前に、光路Ｍ６、
Ｍ７、Ｍ７’、Ｍ８、Ｍ９、Ｍ１０、及びＭ１０’を辿
る。出力測定ビームと出力基準ビームは、光表面（例え
ば、ビームスプリッタコーティング１１５、四分の一波
長板１２０と１５０、コーナキューブ１４０、及び反射
器１３０と１６０）が空間的に均一であり、リターン反
射器４１０の反射面に対する法線がビーム光路Ｍ５、Ｒ
５に平行である場合に、出力光路ＯＵＴと同一直線上に
ある。出力光路ＯＵＴが入力光路ＩＮから分離されてい
ることにより、入力ビームを遮断することなく合成ビー
ムを測定することが容易になる。

【００７１】本発明の態様は、多くの干渉計のタイプ及
び構成に適用され得る。図５は、本発明の別の例示的な
実施形態としての微分干渉計５００を示す。微分干渉計
５００は、測定反射器１６０を搭載した第１の物体の位
置と基準反射器５３０を搭載した第２の物体の位置との
差を測定する。図５の干渉計５００は、（関連する折り
たたみミラー５１０付きの）基準反射器５３０が図４Ａ
に示した固定基準反射器１３０に置き換わっている点
で、図４Ａの干渉計４００とは主に異なる。

【００７２】図５に示したビーム光路は、反射器１６
０、５３０と干渉計５００の他の光学素子を理想的に位
置合わせしたときに辿る光路である。しかしながら、微
分干渉計５００において、両方の反射器１６０と５３０
は、従来の微分干渉計においてビームのウォークオフを
引き起こした別個の角度変化にさらされる可能性があ
る。微分干渉計５００は、リターン反射器４１０を用い
て、干渉計光学系を通る第２回目の通過のために両方の
測定ビームを戻し、それによって反射器１６０、５１
０、又は５３０の位置ずれに起因するビームのウォーク
オフを排除する。

【００７３】図６は、基準反射器６３０と測定反射器６
６０がコーナキューブ反射器のような逆反射器である多
重パス線形干渉計６００を示す。逆反射器６３０と６６
０は、干渉計４００（図４Ａ）の平面ミラー反射器１３
０と１６０にとって代わるが、干渉計６００は、図４Ａ
に関連して上述したのと同じ素子を含む。

【００７４】逆反射器は、入射光路と平行であるがオフ
セットした反射光路に沿って入射ビームを戻す。従っ
て、干渉計６００内の基準ビームと測定ビームの光路
は、干渉計４００内の光路とは異なる。干渉計６００の
理想的なアライメントに関して、基準ビームは、干渉計
光学系を通る第１回目の通過時に光路Ａ１、Ａ２、Ｃ
１、Ｃ２、Ａ１、Ａ２、及びＤ１を通過する。そして、
リターン反射器４１０は、光路Ｄ２、Ａ３、Ｃ３、Ｃ
４、Ａ３、及びＯＵＴを辿るように基準ビームを戻す。
理想的なアライメントを用いることにより、測定ビーム
は、干渉計光学系を通る第１回目の通過時に光路Ｂ１、
Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｂ１、Ｂ２、及びＤ１を通過する。
そして、リターン反射器４１０は、光路Ｄ２、Ｂ３、Ｂ
４、Ｃ３、Ｃ４、Ｂ３、Ｂ４、及びＯＵＴを辿るように
測定ビームを戻す。

【００７５】コーナキューブが提供するオフセット量
は、コーナキューブの頂点からの入射ビームの距離に依
存し、理想的なアライメントには基準反射器６３０の頂
点に対する測定反射器６６０の頂点のアライメントが必
要である。反射器６３０と６６０の頂点が互いに適切に
位置合わせされていない場合、反射測定光路Ｂ２は、反
射基準光路Ａ２がビームスプリッタコーティング１１５
に入射するのと同じ点でビームスプリッタコーティング
１１５に入射しない。この結果、基準ビーム又は測定ビ
ームの一方が光路Ｄ１からオフセットし、それにより従
来の干渉計にビームのウォークオフが生じる。干渉計６
００は、干渉計光学系を通る別の通過のために測定ビー
ムと基準ビームを戻すことにより、このウォークオフを
取り除く。第２回目の通過において、位置ずれが、この
第１回目の通過の間に生じたオフセットを相殺するオフ
セットを生じる。従って、干渉計６００はビームのウォ
ークオフを排除する。

【００７６】図７は、本発明のさらに別の実施形態によ
る干渉計７００を示す。干渉計７００は、偏光ビームス
プリッタ１１０と基準反射器７２０と測定反射器７３０
とを含む線形干渉計である。本発明の他の実施形態と同
様、線形干渉計７００は、単色の入力ビーム、又は若干
異なる周波数を有する二つの直交直線偏光成分を含む２
周波入力ビームを用いることができる。偏光ビームスプ
リッタ１１０は、光路ＩＮ／ＯＵＴに沿って受光した入
力ビームを第１の偏光成分と第２の偏光成分へ分割し、
第１の偏光成分がビームスプリッタコーティング１１５
から反射されて基準ビームを形成し、第２の偏光成分が
ビームスプリッタコーティング１１５を通過して、測定
ビームを形成する。

【００７７】干渉計光学系を通る第１回目の通過の間、
基準ビームは、基準反射器７２０へ通じる光路ＬＲ１へ
入力ビームから反射される。基準反射器７２０は、コー
ナキューブ反射器などの逆反射器であり、基準ビームを
光路ＬＲ１から基準ビームＬＲ１とは反対の方向を有す
るオフセット光路ＬＲ２上へ反射する。光路ＬＲ２上の
基準ビームは、ビームスプリッタコーティング１１５か
ら光路ＬＲ３上へ反射され、リターン反射器７１０に至
る。

【００７８】干渉計光学系を通る第１回目の通過の間に
測定ビームは、ビームスプリッタコーティング１１５を
光路ＬＭ１上へ通過して測定反射器７３０に至る。測定
反射器７３０は、基準反射器７２０と同じように、逆反
射器である。測定反射器７３０が基準反射器７２０の位
置に対してアライメントのとれた位置７３５にある場
合、測定ビームは、光路ＬＭ２’に沿って測定反射器７
３０を出射し、ビームスプリッタコーティング１１５を
通過して光路ＬＲ３上へ至る。従って、反射器７２０と
７３０を適切に位置合わせした場合、基準ビームと測定
ビームは、光路ＬＲ３に沿ってコリニヤであり、その軸
に沿った測定反射器７３０の動きを測定するための併合
ビームとして出力され得る。

【００７９】測定反射器７３０が理想位置７３５から、
例えば図７に示したような距離Ｘだけオフセットしてい
る場合、測定反射器７３０は、理想的な測定光路ＬＭ
２’から２Ｘだけオフセットした光路ＬＭ２へ光路ＬＭ
１から測定ビームを反射する。従って、ビームスプリッ
タコーティング１１５を通過して戻る際に、測定ビーム
は、位置ずれの距離Ｘに依存する距離だけ基準光路ＬＲ
３からオフセットした光路ＬＭ３上にある。従来の線形
干渉計では、光路ＬＭ３とＬＲ３との間の距離がビーム
のウォークオフである。

【００８０】リターン反射器７１０は、干渉計光学系を
通る別の通過のために測定ビームと基準ビームを戻し、
これにより測定ビームと基準ビームはそれらの光路をリ
トレースし、軸ＩＮ／ＯＵＴに沿ったコリニヤビームと
して出射する。図７では、リターン反射器７１０は、光
路ＬＲ３とＬＭ３に垂直な平面ミラーであり、そのため
干渉計光学系を通る第２回目の通過の基準ビーム及び測
定ビームは、光路ＬＲ３、ＬＲ２、及びＬＲ１、並びに
光路ＬＭ３、ＬＭ２、及びＬＭ１をそれぞれリトレース
する。図７は、干渉計光学系を通る第１回目の通過に対
応する方向を備える光路ＬＲ１、ＬＲ２、ＬＲ３、ＬＭ
１、ＬＭ２、及びＬＭ３と、図７に示したものと反対の
方向を有する第２回目の通過中のビームを示す。基準ビ
ームと測定ビームは、ともに入力光路ＩＮ／ＯＵＴに沿
って出射し、ウォークオフは排除される。

【００８１】図８は、リターン反射器８１０が測定ビー
ムと基準ビームを反射してオフセットさせる線形干渉計
８００を示す。干渉計８００では、入力光路ＩＮからの
基準ビームが光路ＬＲ１、ＬＲ２、及びＬＲ３を辿って
リターン反射器８１０へ至り、リターン反射器８１０か
ら光路ＬＲ４、ＬＲ５、及びＬＲ６に沿って出力光路Ｏ
ＵＴへ戻る。入力光路ＩＮからの測定ビームは、光路Ｌ
Ｍ１、ＬＭ２、及びＬＭ３を辿ってリターン反射器８１
０へ至り、リターン反射器８１０から光路ＬＭ４、ＬＭ
５、及びＬＭ６に沿って出力光路ＯＵＴへ戻る。従っ
て、出力基準ビームと出力測定ビームは、大抵の有効な
組み合わせについてコリニヤであり、入力光路ＩＮから
オフセットしており、それにより入力ビームを阻止する
ことなく合成ビームの測定を容易にする。

【００８２】図９は、差動線形干渉計９００としての本
発明のさらに別の代替実施形態を示す。干渉計９００
は、固定マウントを有する代わりに物体上に搭載した基
準反射器７２０を有し、反射器９２０は偏光ビームスプ
リッタ１１０と基準反射器７２０との間で基準ビームを
案内する。干渉計９００では、基準反射器７２０と測定
反射器７３０は共に反射器７２０と７３０の相対的なア
ライメントを移動して変更することができる。しかしな
がら、リターン反射器８１０は、干渉計光学系を通る第
２回目の通過のために基準ビームと測定ビームを配向
し、そうでなければ生じるであろうビームのウォークオ
フを排除する。

【００８３】図１０は、本発明のさらに別の実施形態に
よる多軸干渉計１０００を示す。干渉計１０００は、ビ
ームスプリッタシステム１０１０が最終的に分離測定軸
に沿った測定のための分離ビームへ分割する合成入力ビ
ームＩＮ０を用いる。図１０は、３つの測定軸用の３個
の分離ビームを有する干渉計の具体例を示すものである
が、より一般的なケースでは、合成入力ビームＩＮ０
は、Ｎ個の測定軸を有する干渉計について任意数のＮ個
の分離ビームへ分離され得る。合成入力ビームＩＮ０
は、前述したように干渉計１０００がＡＣ干渉計とし
て、又はＤＣ干渉計として動作するかに応じて、ヘテロ
ダインビーム又は単色ビームのいずれかとすることがで
きる。

【００８４】入力ビームＩＮ０は、異なる測定軸ごとの
成分に分割されることなく偏光ビームスプリッタ１１０
へ入射する。図１０では、入力ビームＩＮ０は、偏光ビ
ームスプリッタ１１０へとビームスプリッタシステム１
０１０の透明部分を通過するが、代案として合成入力ビ
ームＩＮ０をビームスプリッタ１０１０の上側又は下側
の偏光ビームスプリッタ１１０へ直接入射させることも
できる。偏光ビームスプリッタ１１０は、偏光により合
成入力ビームＩＮ０を合成基準ビームと合成測定ビーム
へ分割する。これらの測定ビームと基準ビームは、異な
る軸に沿った測定のために未だ分割されていない点にお
いて「合成」されている。合成基準ビームは最初にビー
ムスプリッタコーティング１１５から反射され、四分の
一波長板１２０と基準反射器１３０の方へ向かう。合成
測定ビームは、最初に四分の一波長板１５０と測定反射
器１６０への途中にあるビームスプリッタコーティング
１１５を通過する。明確にするため、図１０は、測定反
射器１６０の理想的なアライメントについての測定ビー
ムの光路のみを示す。

【００８５】合成測定ビームは、ビームスプリッタコー
ティング１１５と四分の一波長板１５０を通過し、測定
ミラー１６０から第１回目の反射ＭＲ０を受け、四分の
一波長板１５０を通って戻り、ビームスプリッタコーテ
ィング１１５から反射され、逆反射器１４０−０から反
射され、ビームスプリッタコーティング１１５から反射
され、四分の一波長板１５０を通過して、測定ミラー１
６０から第２回目の反射ＭＲ０’を受け、四分の一波長
板１５０とビームスプリッタコーティング１１５を通っ
て戻る。合成基準ビームは同様に、出射する合成測定ビ
ームと併合されて合成出力ビームＯＵＴ０を形成する前
に、基準ミラー１３０から２回の反射（図示せず）を受
ける。

【００８６】合成出力ビームＯＵＴ０は、リターン反射
器４１０に向かうように偏光ビームスプリッタ１１０を
出射する。必要に応じて、出力ビームＯＵＴ０の光路の
非偏光ビームスプリッタ１０２０が、出力ビームＯＵＴ
０の一部ＯＵＴ０’を従来の分析システム（図示せず）
へ導くこともできる。出力ビームＯＵＴ０’を分析する
システムは、反射ＭＲ０とＭＲ０’により生じた位相変
化を測定し、測定ミラー１６０上での反射ＭＲ０とＭＲ
０’との間にある点Ｘ０の距離又は速度を求めることが
できる。しかしながら、出力ビームＯＵＴ０’はビーム
のウォークオフにさらされており、出力ビームＯＵＴ
０’に基づく測定値はウォークオフのないビームに基づ
く測定値と同じように正確ではないであろう。

【００８７】リターン反射器４１０は出力ビームＯＵＴ
０をオフセットさせて反射し、これにより合成入力ビー
ムＩＮ０’はビームスプリッタシステム１０１０内の第
１の非偏光ビームスプリッタコーティング１０１２への
光路上へ戻される。図１０の実施形態では、ビームスプ
リッタシステム１０１０は、二つの中間の非偏光ビーム
スプリッタコーティング１０１２と１０１４を有する３
個のプリズム（二つの偏菱形素子と一つの三角プリズ
ム）を含む偏菱形アセンブリである。偏菱形アセンブリ
１０１０を製作し、これを屈折率整合接着材又は接触接
合を用いて偏光ビームスプリッタ１１０へ取り付けるこ
とができる。「Muti-Axis Interferometerwith Integra
ted Optical Structure and Method for Manufacturing
RhomboidAssemblies」と題する特許文献１には、偏菱
形アセンブリ１０１０などの偏菱形アセンブリの製造方
法と係るアセンブリの干渉光学系への取り付け方法が記
載されている。

【００８８】非偏光ビームスプリッタコーティング１０
１２は、干渉計１０００の第１の測定軸に関して合成ビ
ームＩＮ０’の一部（例えば、１／３）を分離入力ビー
ムＩＮ１として伝送する。ビームＩＮ０’の残りは、偏
菱形アセンブリ１０１０内の光路に沿って非偏光ビーム
スプリッタコーティング１０１４へ反射される。非偏光
ビームスプリッタコーティング１０１４が、干渉計１０
００の第２の測定軸に関して残りのビームＩＮ０’の一
部（例えば、１／２）を分離入力ビームＩＮ２として反
射する。偏菱形アセンブリ１０１６の端面における反射
（例えば、内部全反射）が、干渉計１０００の第３の測
定軸に関してビームＩＮ０’の最後の残りを偏光ビーム
スプリッタ１１０へ分離入力ビームＩＮ３として導く。

【００８９】偏光ビームスプリッタ１１０は、分離入力
ビームＩＮ１、ＩＮ２、及びＩＮ３のそれぞれを対応す
る測定ビームと基準ビームへ分割する。入力ビームＩＮ
１、ＩＮ２、及びＩＮ３は、それぞれ測定反射器１６０
から対をなして反射するビームＩＮ１、ＩＮ２、及びＩ
Ｎ３ごとに測定ビームとともに個別に干渉光学系を通過
する。例えば、入力ビームＩＮ１からの測定ビームは、
四分の一波長板１５０を通過し、測定ミラー１６０から
第１回目の反射ＭＲ１を受け、四分の一波長板１５０を
通って戻り、その後に偏光ビームスプリッタコーティン
グ１１５と逆反射器１４０−１が測定ミラー１６０から
の第２回目の反射ＭＲ１’のために測定ビームを四分の
一波長板１５０を介して戻す。入力ビームＩＮ１からの
基準ビームも同様に、基準ビームと測定ビームが併合さ
れて出力ビームＯＵＴ１を形成する前に、逆反射器１４
０−１を通る中間の通過と四分の一波長板１２０を通る
４回の通過を伴って基準反射器１３０から二度反射され
る。同様に、出力ビームＯＵＴ２は、測定反射器１６０
による２回の反射ＭＲ２とＭＲ２’の測定成分特性を含
み、出力ビームＯＵＴ３は、測定反射器１６０による２
回の反射ＭＲ３とＭＲ３’の測定成分特性を含む。

【００９０】本発明の上記実施形態に関して説明したよ
うに、測定ミラー１６０又は基準ミラー１３０の位置ず
れは、合成出力ビームＯＵＴ０と合成入力ビームＩＮ
０’に対してビームのウォークオフを招く可能性があ
る。各分離入力ビームＩＮ１、ＩＮ２、及びＩＮ３は、
合成ビームＩＮ０’からビームのウォークオフを引き継
ぎ、各入力ビームＩＮ１、ＩＮ２、及びＩＮ３の二つ直
線偏光成分の中心間に分離が生じる。ビームＩＮ１、Ｉ
Ｎ２、及びＩＮ３が分離ビームとして行なう干渉光学系
を通る第２回目の通過により、合成ビームＩＮ０’に生
じたウォークオフが除去される。この結果、分離出力ビ
ームＯＵＴ１、ＯＵＴ２、及びＯＵＴ３は、ウォークオ
フを有さない。

【００９１】分離出力ビームＯＵＴ１、ＯＵＴ２、及び
ＯＵＴ３のそれぞれにおける位相情報の分析により、測
定ミラー１６０上の異なる点を通る測定軸についての距
離情報又は速度情報が提供される。出力ビームＯＵＴ１
は、測定ミラー１６０による４回の反射ＭＲ０、ＭＲ
０’、ＭＲ１、及びＭＲ１’から生じる位相情報を有す
る。従って、出力ビームＯＵＴ１から求められた距離又
は速度は、４回の反射ＭＲ０、ＭＲ０’、ＭＲ１、及び
ＭＲ１’についての平均位置にある点Ｘ１を通る第１の
軸に沿った位置又は動きに対応する。同様に、分離出力
ビームＯＵＴ２から求められる測定値は、４回の反射Ｍ
Ｒ０、ＭＲ０’、ＭＲ２、及びＭＲ２’についての平均
位置にある点Ｘ２を通る第２の軸に沿った測定値に対応
する。分離出力ビームＯＵＴ３から求められる測定値
は、４回の反射ＭＲ０、ＭＲ０’、ＭＲ３、及びＭＲ
３’についての平均位置にある点Ｘ３を通る軸に沿った
測定値に対応する。

【００９２】反射ＭＲ１とＭＲ１’との間の点Ｃ１を通
る軸、又は反射ＭＲ３とＭＲ３’との間の点Ｃ３を通る
軸などの他の測定軸に対する測定値は、干渉計１０００
の幾何学的構造と、点Ｘ１、Ｘ２、及びＸ３に対応する
測定軸に対する測定値と、点Ｘ０についての中間測定値
とに基づいて数学的に求められ得る。式１は、平面測定
ミラー１６０を備えた干渉計１０００の特定の幾何学的
構造において点Ｘ０、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｃ１、Ｃ２、
及びＣ３までの距離に関する関係を示す。係る関係は、
他の点についての測定値の導出ならびに測定値精度のク
ロスチェックに使用され得る。例えば、干渉計１０００
の幾何学的構造については、ウォークオフのない測定点
Ｘ３は、点Ｃ２と同じである。従って、直接測定値Ｘ３
及び導出測定値Ｃ２は、精度のために比較され得る。他
の干渉計の幾何学的構造は、測定点と異なるクロスチェ
ックとの間に異なる関係を有する。Ｘ１＝（Ｘ０＋Ｃ１）／２Ｘ２＝（Ｘ０＋Ｃ２）／２Ｘ３＝（Ｘ０＋Ｃ３）／２（式１）

【００９３】干渉計１０００は、すべて同一平面内に位
置する３個の測定軸を有する。代案として、多軸干渉計
内の測定軸は、他の測定軸から水平方向と垂直方向に分
離された測定軸を有することができる。

【００９４】図１１は、互いから水平方向及び／又は垂
直方向にオフセットさせた測定軸を有する干渉計１１０
０の斜視図である。干渉計１１００は、図１０の干渉計
１０００と同様の態様で動作し、前述の特性を有する入
力ビームＩＮ０を受光する。偏光ビームスプリッタ１１
０内のビームスプリッタコーティング１１５が、入力ビ
ームＩＮ０の一部を反射して合成測定ビームを形成し、
入力ビームＩＮ０の一部を伝送して合成基準ビーム（図
示せず）を形成する。図面を簡略化するために、図１１
は測定ビームを示すが、ビームスプリッタ１１０内部の
基準ビームは、示されない。基準ビームは、図１１では
見ることのできない基準ミラーから反射される。

【００９５】最初にビームスプリッタコーティング１１
５から反射された合成測定ビームは、四分の一波長板１
５０（偏光ビームスプリッタ１１０に取り付けて図示）
を通過し、測定ミラー（図１１には図示せず）からの反
射ＭＲ０を受け、四分の一波長板１５０を通って偏光ビ
ームスプリッタ１１０へ戻る。返送された合成測定ビー
ムは、四分の一波長板１５０を通って偏光ビームスプリ
ッタ１１０に入射し、偏光ビームスプリッタ１１０に取
り付けられた逆反射器１４０−０から反射され、測定ミ
ラー１６０からの第２回目の反射ＭＲ０’のために四分
の一波長板１５０を介して偏光ビームスプリッタ１１０
を再度出射する。第２回目の反射ＭＲ０’により、四分
の一波長板１５０を介して合成測定ビームが偏光ビーム
スプリッタ１１０へ戻ると、合成測定ビームはビームス
プリッタコーティング１１５から反射され、偏光ビーム
スプリッタ１１０外へ送られる。

【００９６】合成測定ビームと合成基準ビームは、偏光
ビームスプリッタコーティング１１５にて併合され、偏
光ビームスプリッタ１１９を合成出力ビームＯＵＴ０と
して出射する。合成出力ビームＯＵＴ０では、測定ビー
ムと基準ビームの中心軸は平行ではあるが、ビームのウ
ォークオフに起因して互いからオフセットしている。リ
ターン反射器４１０は、偏光ビームスプリッタ１１０に
取り付けられた非偏光ビームスプリッタシステム１１１
０へとビームＯＵＴ０を反射し、それによって入力ビー
ムＩＮ０’に対してビームＯＵＴ０をオフセットさせ
る。

【００９７】ビームスプリッタシステム１１１０は、３
個の測定軸に対して合成ビームＩＮ０’を３つの分離ビ
ームへ分割する。第１の測定軸は、合成測定ビームから
垂直方向にオフセットしている。第２の測定軸は合成測
定ビームから水平方向にオフセットしており、第３の測
定軸は合成測定ビームから垂直方向と水平方向にオフセ
ットしている。

【００９８】ビームスプリッタアセンブリ１１１０の例
示の実施形態は、入力窓１１１２と、垂直偏菱形プリズ
ムアセンブリ１１１４と、光学品質スペーサブロック１
１１６と、水平偏菱形プリズムアセンブリ１１１８とを
含む。リターン反射器４１０からの合成ビームＩＮ０’
が、入力窓１１１２を介して垂直偏菱形アセンブリ１１
１４内の非偏光ビームスプリッタコーティングへ入力さ
れる。偏菱形アセンブリ１１１４内のビームスプリッタ
コーティングを介して伝送されたビームＩＮ０’の一部
が、光学スペーサブロック１１１６を介して偏光ビーム
スプリッタ１１０へ入射し、その場合、偏光ビームスプ
リッタ１１０が第１の分離測定軸について基準ビームと
測定ビームを分離する。第１の分離測定軸について、図
１１は、測定反射器による反射ＭＲ１とＭＲ１’を受け
る測定ビームを示す。

【００９９】偏菱形アセンブリ１１１２内のビームスプ
リッタコーティングからの反射ビームは、垂直偏菱形ア
センブリ１１１４の端部から水平偏菱形プリズムアセン
ブリ１１１８内の非偏光ビームスプリッタコーティング
へ反射される。偏菱形アセンブリ１１１８内のビームス
プリッタコーティングを通って伝送されたビームの一部
が、偏光ビームスプリッタ１１０へ入射し、第２の分離
測定軸に関して基準ビームと測定ビームを形成する。第
２の分離測定軸に関して、図１１は、測定反射器による
反射ＭＲ２とＭＲ２’を受ける測定ビームを示す。

【０１００】偏菱形アセンブリ１１１８内のビームスプ
リッタコーティングからの反射ビームは、水平偏菱形ア
センブリ１１１８の端部から反射され、偏光ビームスプ
リッタ１１０へ入射する。このビームから、偏光ビーム
スプリッタ１１０が第３の分離測定軸に関する基準ビー
ムと測定ビームを形成する。第３の分離測定軸に関し
て、図１１は、測定反射器による反射ＭＲ３，ＭＲ３’
を受ける測定ビームを示す。

【０１０１】本発明は、特定の実施形態に関連して説明
されてきたが、この説明は本発明の用途の一例に過ぎ
ず、制限として捉えられるべきではない。例えば、上述
の実施形態は干渉計の特定の構造を例示するが、本発明
の実施形態は、ビームのウォークオフを排除する必要の
ある他の構造及びシステムに対してより一般的に適用さ
れ得る。さらに、上述の実施形態は、特定の数の測定軸
と測定軸用の特定の幾何学的構造を有する干渉計を示し
たが、互いに任意の所望関係にある任意の数の軸を有す
る多軸干渉計を本発明の原理に従って製作することがで
きる。開示された実施形態の様々な他の適用、及び特徴
の組み合わせは、特許請求の範囲により規定される本発
明の範囲内にある。

【０１０２】

【発明の効果】本発明によれば、干渉計においてウォー
クオフを低減又は排除するための、より効率的でより簡
素なシステム及び方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】ビームのウォークオフを引き起こす位置合わせ
不良の測定ミラーを有する従来の干渉計を例示する図で
ある。

【図２】測定ビームと基準ビームのそれぞれの光路をリ
トレースするように測定ビームと基準ビームを戻す反射
器を用いてウォークオフを除去する本発明の一実施形態
を示す図である。

【図３Ａ】入力ビームと出力ビームを分離するための代
替の系を有する本発明の実施形態の干渉計光学系を示す
図である。

【図３Ｂ】入力ビームと出力ビームを分離するための代
替の系を有する本発明の実施形態の干渉計光学系を示す
図である。

【図４Ａ】測定ビームと基準ビームを戻してオフセット
させる光学素子を用いてビームのウォークオフを取り除
く本発明の代替の実施形態を示す図である。

【図４Ｂ】測定ビームと基準ビームを戻してオフセット
させる光学素子を用いてビームのウォークオフを取り除
く本発明の代替の実施形態を示す図である。

【図４Ｃ】測定ビームと基準ビームを戻してオフセット
させる光学素子を用いてビームのウォークオフを取り除
く本発明の代替の実施形態を示す図である。

【図５】本発明の一実施形態による微分平面ミラー干渉
計を示す図である。

【図６】基準反射器及び測定反射器にコーナキューブ反
射器を用いる本発明の一実施形態による干渉計を示す図
である。

【図７】干渉計を通る光路をリトレースするように基準
ビームと測定ビームを配向するリターン反射器として平
面ミラーを用いる本発明の一実施形態による線形干渉計
を示す図である。

【図８】平行であるが干渉計を通る元の光路からオフセ
ットした光路をリトレースするように基準ビームと測定
ビームを配向するリターン反射器を用いる本発明の一実
施形態による線形干渉計を示す図である。

【図９】本発明の一実施形態による微分線形干渉計を示
す図である。

【図１０】干渉計光学系を通る第１回目の通過に合成ビ
ームを用い、干渉計光学系を通る第２回目の通過に分離
ビームを用いる多軸干渉計を示す図である。

【図１１】本発明の一実施形態による３軸干渉計の斜視
図である。

【符号の説明】

110 偏光ビームスプリッタ 120、150 四分の一波長板 130、630、720 基準反射器 140−0〜140−3 逆反射器 160、530、660、730 測定反射器 200、300、300B、400A、400B、400C、500、700、800、9
00 干渉計 210、410、710、810 リターン反射器 310 ビームスプリッタ 330 複屈折プリズム 340 偏光素子 1000 多軸干渉計 1010 ビームスプリッタシステム

フロントページの続き (72)発明者ケリー・ディ・バグウェルアメリカ合衆国カリフォルニア州95008, キャンベル，トワイラ・レーン・4004 (72)発明者グレッグ・シー・フェリックスアメリカ合衆国カリフォルニア州95124, サンノゼ，ダルトン・プレイス・1838 (72)発明者ジョン・ジェイ・ボックマンアメリカ合衆国カリフォルニア州95051, サンタクララ，メイプルウッド・レーン・ 2644 Ｆターム(参考） 2F064 AA15 FF01 GG13 GG16 GG22 GG23 GG33 GG38 2H042 CA04 CA09 CA12 CA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】干渉計であって、入力ビーム（IN０）を基準ビームと測定ビームに分割
し、測定される物体上の測定反射器（130）から少なく
とも１回反射するために前記測定ビームを導く光学系
（110）であって、その光学系（110）が、前記基準ビー
ムと測定ビームを合成ビーム（OUT０）へと再合成し、
その合成ビームにおいて前記基準ビームと測定ビームが
平行ではあるが、前記測定反射器（130）のアライメン
トに依存するウォークオフにさらされる、光学系と、ビームスプリッタシステム（1010）と、及び前記合成ビ
ーム（OUT０）を受光して、前記合成ビーム（IN０’）
を前記ビームスプリッタシステムへ導くように配置され
たリターン反射器（410）とからなり、前記ビームスプリッタシステム（1010）が前記合成ビー
ム（IN０’）を複数の分離ビーム（IN１、IN２、IN３）
へ分割し、これらの分離ビーム（IN１、IN２、IN３）を
前記光学系（110）へ導き、前記光学系（110）が各分離ビーム（IN１、IN２、IN
３）を分離基準ビームと分離測定ビームに分割し、前記
測定反射器（130）から少なくとも１回反射するために
各分離測定ビームを導き、各分離ビームについて前記光
学系が前記分離基準ビームと分離測定ビームを再合成
し、前記分離基準ビームと分離測定ビームとが同一直線
上にある併合ビーム（OUT１、OUT２、又はOUT３）を形
成する、干渉計。
【請求項２】前記リターン反射器（410）は、前記合成
ビーム（OUT０）の入射光路のシフトが前記合成ビーム
（IN０’）の反射光路をシフトさせ、この反射光路のシ
フトが前記入射光路のシフトに対して大きさ及び方向に
おいて同じである、請求項１の干渉計。
【請求項３】前記光学系（110）が偏光ビームスプリッ
タを含む、請求項１又は２の干渉計。
【請求項４】前記測定反射器が、前記光学系からの測定
ビームを受光するように配置された平面ミラーを含み、基準反射器が、前記光学系からの前記基準ビームを受光
するように配置された平面ミラーを含み、及び前記光学
系が、前記測定反射器と基準反射器による個々の第１回
目の反射の後に前記測定ビームと基準ビームを受光する
ように配置された第１の逆反射器をさらに含み、この第
１の逆反射器が前記測定ビームと基準ビームを前記偏光
ビームスプリッタへ戻す、請求項３の干渉計。
【請求項５】前記ビームスプリッタシステム（1010）が
非偏光ビームスプリッタを含む、請求項１〜４のいずれ
かの干渉計。
【請求項６】前記光学系が複数の逆反射器（140−1、14
0−2、140−3）を含み、前記逆反射器のそれぞれは、前
記光学系（110）が分離ビーム（IN１、IN２、IN３）の
うちの対応する一つから分割した前記分離測定ビームと
分離基準ビームを反射し、各分離ビーム（IN１、IN２、
IN３）の一部が、分離出力ビーム（OUT１、OUT２、OUT
３）の対応する一つに出射する前に前記測定反射器（13
0）から二度戻る、請求項１〜５のいずれかの干渉計。
【請求項７】干渉計を動作させるための方法であって、入力ビーム（IN０）を基準ビームと測定ビームに分割す
る干渉光学系（110）へ前記入力ビーム（IN０）を導
き、測定される物体に搭載された反射器（130）から前
記測定ビームを反射させ、前記測定ビームと基準ビーム
を再合成して、前記干渉光学系から出力する合成ビーム
（OUT０）を形成するステップと、前記合成ビームを複数の分離ビーム（IN１、IN２、IN
３）に分割するステップと、前記分離ビーム（IN１、IN２、IN３）を前記干渉光学系
（110）へ導くステップであって、各分離ビーム（IN
１、IN２、IN３）ごとに前記干渉光学系（110）が前記
分離ビームを分離基準ビームと分離測定ビームに分割
し、測定される物体に搭載された前記反射器（130）か
ら前記分離測定ビームを反射させ、前記分離基準ビーム
と分離測定ビームを再合成して、前記分離ビーム（IN
１、IN２、又はIN３）に対応する分離出力ビーム（OUT
１、OUT２、又はOUT３）を形成する、ステップと、及び
前記分離出力ビーム（OUT１、OUT２、OUT３）を分析し
て、複数の軸に沿って測定値を求めるステップとからな
る、方法。
【請求項８】前記合成ビームを分割するステップが、前
記分離ビーム（IN１、IN２、IN３）へ分割するシステム
（1010）へ前記合成ビーム（IN０’）を導く二等辺プリ
ズムを用いて前記合成ビーム（OUT０）を反射するステ
ップを含む、請求項７の方法。
【請求項９】前記分離ビーム（IN１、IN２、IN３）のそ
れぞれが、測定される物体上に搭載された反射器（13
0）上の異なる位置で異なる測定軸に対応する、請求項
７又は８の方法。
【請求項１０】前記合成ビーム（OUT０）を分析して測
定軸に沿った測定値を求めるステップをさらに含む、請
求項７〜９のいずれかの方法。