JP2006133035A

JP2006133035A - Device and method for measuring laser interference

Info

Publication number: JP2006133035A
Application number: JP2004321094A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Ando; 彰彦安藤
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2006-05-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve measurement accuracy in laser interference measurement of a movable measuring object. <P>SOLUTION: The device 100 for measuring laser interference is equipped with a movable moving stage 110, a first mirror surface 129, a second mirror surface 131, a laser light source 107, a first reference mirror 105 and a second reference mirror 121. The laser light source 107 irradiates light to the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131. The first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 are fixed to the moving stage 110, and the angle α formed between reflected light by the first mirror surface 129 and reflected light by the second mirror surface 131 satisfies an inequality: 90°<α≤180°. The device 100 is constituted so that position measurement of the moving stage 110 is performed, while moving the moving stage 110, based on interference light between the reflected light by the first mirror surface 129 and reflected light by the first reference mirror 105, and on interference light between the reflected light by the second mirror surface 131 and reflected light by the second reference mirror 121. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、レーザ干渉測定装置およびレーザ干渉測定方法に関する。 The present invention relates to a laser interference measurement apparatus and a laser interference measurement method.

従来のレーザ干渉測長装置として、図７および図８に示すものがある。図７は従来の座標測定装置のレーザ干渉測定システムの構成を示す斜視図である。図７に示したレーザ干渉測定システムは、Ｘ−Ｙステージに設けられたＸ軸側ミラーおよびＹ軸側ミラーを用いてＸ−Ｙステージの位置測定を行う。Ｈｅ−Ｎｅ光源からの出射光を、ビームスプリッタによりＸ軸ビームとＹ軸ビームとに分ける。Ｘ軸方向の座標測定においては、Ｘ軸ビームのうち、Ｘ軸側ミラーにて反射した反射光と、光学ヘッド部にて反射した反射光とをＸ軸用干渉計にて干渉させる。干渉光は受光部にて検出される。Ｙ軸側についても同様である。 As a conventional laser interference length measuring device, there is one shown in FIGS. FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a laser interference measurement system of a conventional coordinate measuring apparatus. The laser interference measurement system shown in FIG. 7 measures the position of the XY stage using an X-axis side mirror and a Y-axis side mirror provided on the XY stage. The light emitted from the He-Ne light source is divided into an X-axis beam and a Y-axis beam by a beam splitter. In coordinate measurement in the X-axis direction, of the X-axis beam, reflected light reflected by the X-axis side mirror and reflected light reflected by the optical head unit are caused to interfere with each other by an X-axis interferometer. The interference light is detected by the light receiving unit. The same applies to the Y-axis side.

図８は、図７に示したレーザ干渉システムの構成の概略を示す平面図である。図８を参照して、干渉光を用いた測長の原理についてさらに説明する。ここでは、リファレンス２０３と可動ミラー２０１との距離Ｌを得ることにより可動ミラー２０１の位置Ｌを求める場合を例に説明する。 FIG. 8 is a plan view schematically showing the configuration of the laser interference system shown in FIG. The principle of length measurement using interference light will be further described with reference to FIG. Here, a case where the position L of the movable mirror 201 is obtained by obtaining the distance L between the reference 203 and the movable mirror 201 will be described as an example.

レーザ光源２０７から出射したレーザ光をレンズ２１１を経由させた後、ハーフミラー２１３にて可動ミラー２０１を経由する光と参照用ミラー２０５を経由する光とに分ける。レーザ光を位置測定用の可動ミラー２０１または参照用ミラー２０５に対して片側から当て、反射光をセンサ２０９でカウントし、位置を測定する。 After the laser light emitted from the laser light source 207 passes through the lens 211, it is divided into light passing through the movable mirror 201 and light passing through the reference mirror 205 by the half mirror 213. Laser light is applied to the movable mirror 201 for position measurement or the reference mirror 205 from one side, the reflected light is counted by the sensor 209, and the position is measured.

センサ２０９は、参照用ミラー２０５で反射したレーザ光と可動ミラー２０１で反射したレーザ光による位相差から発生する干渉を感知する。干渉は白（明）と黒（暗）で表現され、これらが１／２波長ごとに入れ替わる。すなわち白と黒が一回ずつ現れると位相が１波長ずれたことになる。Ｎ回あればＮ波長分ずれたことになる。 The sensor 209 detects interference generated from a phase difference between the laser light reflected by the reference mirror 205 and the laser light reflected by the movable mirror 201. Interference is expressed in white (bright) and black (dark), which are switched every half wavelength. That is, when white and black appear once each, the phase is shifted by one wavelength. If N times, it is shifted by N wavelengths.

光は参照用ミラー２０５に対して一往復しているので距離Ｌは、
Ｌ＝Ｎλ／２
で表現できる。すなわち、干渉数をカウントすることで可動ミラー２０１が固定されたステージの位置が認識できる。 Since the light makes one round trip with respect to the reference mirror 205, the distance L is
L = Nλ / 2
Can be expressed as That is, the position of the stage to which the movable mirror 201 is fixed can be recognized by counting the number of interferences.

こうしたレーザ干渉測長装置として、従来、特許文献１〜５に記載のものがある。特許文献１には、ステージ装置にレーザ干渉計を固定して、可動テーブルの位置を検出する技術が記載されている。 Conventionally, there are those described in Patent Documents 1 to 5 as such laser interference length measuring devices. Patent Document 1 describes a technique for detecting the position of a movable table by fixing a laser interferometer to a stage device.

特許文献２には、干渉システムを有する走査型リソグラフィシステムにおいて、回帰分析を用いてウエハステージの現在の位置を計算する技術が記載されている。 Patent Document 2 describes a technique for calculating the current position of a wafer stage using regression analysis in a scanning lithography system having an interference system.

特許文献３には、干渉縞アライメント法を適用した走査露光装置が記載されている。 Patent Document 3 describes a scanning exposure apparatus to which an interference fringe alignment method is applied.

特許文献４には、レーザ干渉測長装置の計測用反射鏡と偏光ビームスプリッタプリズムとの間の測定光路上の所定の位置にウェッジプリズムを配置する技術が記載されている。 Patent Document 4 describes a technique in which a wedge prism is arranged at a predetermined position on a measurement optical path between a measurement reflecting mirror of a laser interference length measuring apparatus and a polarization beam splitter prism.

特許文献５には、被測定物の測定光を位相共役鏡で反射させてから合波、検出するレーザ干渉測長装置が記載されている。
特開２００３−２１８１８９号公報特開平１０−１９６４１号公報特開平５−６２８７１号公報特開２０００−３１４６０９号公報特開２００２−９８５０８号公報 Patent Document 5 describes a laser interference length measuring apparatus that combines and detects a measurement light of a measurement object after it is reflected by a phase conjugate mirror.
JP 2003-218189 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-19641 JP-A-5-62871 JP 2000-314609 A JP 2002-98508 A

ところが、上記特許文献１〜５に記載の技術においても、移動ステージの位置測定の精度が充分でないことがあった。 However, even in the techniques described in Patent Documents 1 to 5, the position measurement accuracy of the moving stage may not be sufficient.

本発明者は、図８に示した構成のレーザ干渉測長装置における位置測定精度の低下原因について検討を行った。その結果、図８において可動ミラー２０１が移動すると、ドップラー効果が生じることにより測定精度が低下することが見出された。具体的には、ステージを移動させた際に振動が生じると、ドップラー効果により、位置同期の精度が低下する。また、ステージの加減速時はドップラー効果が発生し位置同期精度が低下する。また、順行、逆行でドップラー効果の発生状況が違うため偏差が生じる。 The inventor studied the cause of the decrease in the position measurement accuracy in the laser interference length measuring apparatus configured as shown in FIG. As a result, it has been found that when the movable mirror 201 moves in FIG. 8, the measurement accuracy decreases due to the Doppler effect. Specifically, if vibration occurs when the stage is moved, the accuracy of position synchronization is reduced due to the Doppler effect. In addition, the Doppler effect occurs during stage acceleration / deceleration, and the position synchronization accuracy decreases. In addition, deviations occur because the Doppler effect occurs differently in forward and reverse directions.

位置同期の精度の低下は以下の式で示される。ステージが速度ｖで移動したとき、ドップラー効果の影響で波長に変化が起きる。Ｖを光の速度、λ１を変化後の波長、λ０を元の波長とすると、
λ１＝（（Ｖ＋ｖ）／Ｖ）λ０
となる。よって距離Ｌは、
Ｌ＝Ｎ（（Ｖ＋ｖ）λ０／Ｖ）／２
＝Ｎλ／２＋Ｎｖλ／２Ｖ
α＝Ｎｖλ／２Ｖ
となり、α＝Ｎｖλ／２Ｖがドップラー効果による位置精度低下を表している。 The decrease in position synchronization accuracy is expressed by the following equation. When the stage moves at a speed v, the wavelength changes due to the Doppler effect. If V is the speed of light, λ1 is the wavelength after change, and λ0 is the original wavelength,
λ1 = ((V + v) / V) λ0
It becomes. Therefore, the distance L is
L = N ((V + v) λ0 / V) / 2
= Nλ / 2 + Nvλ / 2V
α = Nvλ / 2V
Thus, α = Nvλ / 2V represents a decrease in position accuracy due to the Doppler effect.

そこで、本発明者は移動可能な被測定物のレーザ干渉測定におけるドップラー効果による精度の低下を抑制すべく鋭意検討を行い、本発明に至った。 Therefore, the present inventor has intensively studied to suppress a decrease in accuracy due to the Doppler effect in laser interference measurement of a movable object to be measured, and has reached the present invention.

本発明によれば、
移動可能な被測定物と、
前記被測定物に固定された第一鏡と、
前記被測定物に固定された第二鏡と、
前記第一鏡および前記第二鏡に光を照射する光源と、
を備え、
前記光源から出射し前記第一鏡にて反射した第一反射光と前記光源から出射し前記第二鏡にて反射した第二反射光とのなす角αが
９０°＜α≦１８０°
を満たし、
前記第一反射光と、前記光源から出射し前記第一鏡および前記第二鏡を経由しない光との第一干渉光と、
前記第二反射光と、前記光源から出射し前記第一鏡および前記第二鏡を経由しない光との第二干渉光と、
に基づいて、前記被測定物を移動させながら前記被測定物の位置を測定するように構成されたことを特徴とするレーザ干渉測定装置が提供される。 According to the present invention,
A movable object to be measured;
A first mirror fixed to the object to be measured;
A second mirror fixed to the object to be measured;
A light source for irradiating light to the first mirror and the second mirror;
With
The angle α formed between the first reflected light emitted from the light source and reflected by the first mirror and the second reflected light emitted from the light source and reflected by the second mirror is 90 ° <α ≦ 180 °.
The filling,
First interference light between the first reflected light and the light emitted from the light source and not passing through the first mirror and the second mirror;
Second interference light between the second reflected light and the light emitted from the light source and not passing through the first mirror and the second mirror;
In accordance with the present invention, there is provided a laser interference measuring apparatus configured to measure the position of the object to be measured while moving the object to be measured.

また、本発明によれば、
移動可能な被測定物を移動させながら前記被測定物に固定化された第一鏡および第二鏡に、光源から出射し前記第一鏡にて反射した第一反射光と前記光源から出射し前記第二鏡にて反射した第二反射光とのなす角αが、
９０°＜α≦１８０°
を満たすように光を照射し、
前記第一反射光と、前記光源から出射し前記第一鏡および前記第二鏡を経由しない光との第一干渉光と、
前記第二反射光と、前記光源から出射し前記第一鏡および前記第二鏡を経由しない光との第二干渉光と、
に基づいて前記被測定物の位置を測定することを特徴とするレーザ干渉測定方法が提供される。 Moreover, according to the present invention,
While moving the movable object to be measured, the first mirror and the second mirror fixed to the object to be measured are emitted from the light source and reflected from the first mirror and from the light source. The angle α formed by the second reflected light reflected by the second mirror is
90 ° <α ≦ 180 °
Irradiate light to satisfy
First interference light between the first reflected light and the light emitted from the light source and not passing through the first mirror and the second mirror;
Second interference light between the second reflected light and the light emitted from the light source and not passing through the first mirror and the second mirror;
The position of the object to be measured is measured based on the above, and a laser interference measuring method is provided.

本発明においては、第一鏡と第二鏡が固定された被測定物を移動させながら被測定物の位置測定が行われる。このとき、αが上記関係を満たすように第一鏡および第二鏡に光が照射される。このため、第一反射光と第二反射光とが、互いに平行で正負が逆の成分（ベクトル）を有することになる。よって、被測定物の移動により生じるドップラー効果は、第一干渉光と第二干渉光とで逆向きになる。そして、第一干渉光と第二干渉光を用いて被測定物の位置を測定することにより、ドップラー効果の影響を相殺することができる。 In the present invention, the position of the object to be measured is measured while moving the object to which the first mirror and the second mirror are fixed. At this time, the first mirror and the second mirror are irradiated with light so that α satisfies the above relationship. For this reason, the first reflected light and the second reflected light have components (vectors) that are parallel to each other and are opposite in sign. Therefore, the Doppler effect caused by the movement of the object to be measured is reversed between the first interference light and the second interference light. And the influence of the Doppler effect can be canceled by measuring the position of the object to be measured using the first interference light and the second interference light.

従って、本発明によれば、被測定物を移動させながら行われるレーザ干渉測定において、被測定物の移動により生じるドップラー効果を排除することができる。このため、位置測定の精度を向上させることができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to eliminate the Doppler effect caused by the movement of the measured object in the laser interference measurement performed while moving the measured object. For this reason, the accuracy of position measurement can be improved.

本発明によれば、
移動可能な被測定物と、
前記被測定物に固定された第一鏡と、
前記被測定物に固定された第二鏡と、
前記第一鏡および前記第二鏡に光を照射する光源と、
を備え、
前記光の照射位置における前記第一鏡の鏡面の法線ベクトルと、前記光の照射位置における前記第二鏡の鏡面の法線ベクトルとのなす角βが、
９０°＜β≦１８０°
を満たし、
前記光源から出射し前記第一鏡にて反射した第一反射光と、前記光源から出射し前記第一鏡および前記第二鏡を経由しない光との第一干渉光と、
前記光源から出射し前記第二鏡にて反射した第二反射光と、前記光源から出射し前記第一鏡および前記第二鏡を経由しない光との第二干渉光と、
に基づいて前記被測定物の位置を測定するように構成されたことを特徴とするレーザ干渉測定装置が提供される。 According to the present invention,
A movable object to be measured;
A first mirror fixed to the object to be measured;
A second mirror fixed to the object to be measured;
A light source for irradiating light to the first mirror and the second mirror;
With
The angle β formed between the normal vector of the mirror surface of the first mirror at the light irradiation position and the normal vector of the mirror surface of the second mirror at the light irradiation position,
90 ° <β ≦ 180 °
The filling,
First interference light that is emitted from the light source and reflected by the first mirror, and light that is emitted from the light source and does not pass through the first mirror and the second mirror, and
Second interference light that is emitted from the light source and reflected by the second mirror, and light that is emitted from the light source and does not pass through the first mirror and the second mirror,
A laser interference measuring apparatus is provided which is configured to measure the position of the object to be measured based on the above.

本明細書において、鏡面の法線ベクトルとは、鏡面から遠ざかる方向に向かうベクトルのことをいう。 In this specification, the normal vector of the mirror surface means a vector that goes in a direction away from the mirror surface.

本発明においては、光の照射位置における法線ベクトルのなす角βが上記関係を満たすように、第一鏡と第二鏡が被測定物に固定されている。そして、被測定物を移動させながら被測定物の位置測定が行われるため、第一反射光と第二反射光とが、互いに平行で正負が逆の成分（ベクトル）を有することになる。よって、被測定物の移動により生じるドップラー効果は、第一干渉光と第二干渉光とで逆向きになる。そして、第一干渉光と第二干渉光を用いて被測定物の位置を測定することにより、ドップラー効果の影響を相殺することができる。 In the present invention, the first mirror and the second mirror are fixed to the object to be measured so that the angle β formed by the normal vector at the light irradiation position satisfies the above relationship. Since the position of the object to be measured is measured while moving the object to be measured, the first reflected light and the second reflected light have components (vectors) that are parallel to each other and are opposite in positive and negative. Therefore, the Doppler effect caused by the movement of the object to be measured is reversed between the first interference light and the second interference light. And the influence of the Doppler effect can be canceled by measuring the position of the object to be measured using the first interference light and the second interference light.

本発明によれば、移動可能な被測定物のレーザ干渉測定における測定精度を向上させる技術が実現される。 According to the present invention, a technique for improving measurement accuracy in laser interference measurement of a movable object to be measured is realized.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、共通の構成要素には同じ符号を付し、適宜説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings, common constituent elements are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.

図１および図２は、本実施形態に係るレーザ干渉測定装置の構成を示す平面図である。図１および図２に示したレーザ干渉測定装置１００は、可動ミラー１０１が固定された移動ステージ１１０と、移動ステージ１１０の位置を決定する測定系１２０とを有する。 1 and 2 are plan views showing the configuration of the laser interference measuring apparatus according to this embodiment. The laser interference measuring apparatus 100 shown in FIGS. 1 and 2 includes a moving stage 110 to which the movable mirror 101 is fixed, and a measuring system 120 that determines the position of the moving stage 110.

また、レーザ干渉測定装置１００は、移動可能な被測定物（移動ステージ１１０）と、移動ステージ１１０に固定された第一鏡（第一鏡面１２９）と、移動ステージ１１０に固定された第二鏡（第二鏡面１３１）と、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１に光を照射する光源（レーザ光源１０７）と、を備え、レーザ光源１０７から出射し第一鏡面１２９にて反射した第一反射光とレーザ光源１０７から出射し第二鏡面１３１にて反射した第二反射光とのなす角αが
９０°＜α≦１８０°
を満たし、第一反射光と、レーザ光源１０７から出射し第一鏡面１２９および第二鏡面１３１を経由しない光との第一干渉光と、第二反射光と、レーザ光源１０７から出射し第一鏡面１２９および第二鏡面１３１を経由しない光との第二干渉光と、に基づいて、移動ステージ１１０を移動させながら移動ステージ１１０の位置を測定するように構成されている。
また、レーザ干渉測定装置１００は、移動可能な移動ステージ１１０と、移動ステージ１１０に固定された第一鏡面１２９と、移動ステージ１１０に固定された第二鏡面１３１と、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１に光を照射するレーザ光源１０７と、を備え、光の照射位置における第一鏡面１２９の法線ベクトルと、光の照射位置における第二鏡面１３１の法線ベクトルとのなす角βが、
９０°＜β≦１８０°
を満たし、レーザ光源１０７から出射し第一鏡面１２９にて反射した第一反射光と、レーザ光源１０７から出射し第一鏡面１２９および第二鏡面１３１を経由しない光との第一干渉光と、レーザ光源１０７から出射し第二鏡面１３１にて反射した第二反射光と、レーザ光源１０７から出射し第一鏡面１２９および第二鏡面１３１を経由しない光との第二干渉光と、に基づいて移動ステージ１１０の位置を測定するように構成されている。
レーザ干渉測定装置１００は、第一干渉光と第二干渉光とに基づいて、移動ステージ１１０の位置を所定の一方向について測定するように構成されている。
第一鏡面１２９および第二鏡面１３１は平面鏡であり、これらは移動ステージ１１０上に平行に配置されている。
レーザ干渉測定装置１００は、第一干渉光を検出する第一センサ１０９と、第二干渉光を検出する第二センサ１２３と、を備え、第一センサ１０９と第二センサ１２３とで検出された干渉光の強度に基づいて位置の情報が算出されるように構成されている。
また、レーザ干渉測定装置１００は第一干渉光の強度と第二干渉光の強度とに基づき位置の情報を算出する演算部（後述する図３に示す演算部１３３）を備える。
また、レーザ干渉測定装置１００は、所定の位置に固定された第一参照鏡（第一参照用ミラー１０５）と、所定の位置に固定された第二参照鏡（第二参照用ミラー１２１）と、をさらに備え、第一干渉光は、第一反射光と、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１を経由せず第一参照用ミラー１０５にて反射した反射光との干渉光であって、第二干渉光は、第二反射光と、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１を経由せず第二参照用ミラー１２１にて反射した反射光との干渉光である。
レーザ干渉測定装置１００は、移動ステージ１１０を移動させる移動手段（後述する図３に示す移動機構１３５）を有し、移動機構１３５が移動ステージ１１０を移動させながら移動ステージ１１０の位置を決定するように構成されている。
また、レーザ干渉測定装置１００は、移動機構１３５、第一センサ１０９、および第二センサ１２３の動作を制御する制御部（後述する図３に示す制御部１３７）を有する。
また、レーザ干渉測定装置１００を用いたレーザ干渉測定は、移動ステージ１１０を移動させながら移動ステージ１１０に固定化された第一鏡面１２９および第二鏡面１３１に、レーザ光源１０７から出射し第一鏡面１２９にて反射した第一反射光とレーザ光源１０７から出射し第二鏡面１３１にて反射した第二反射光とのなす角αが、
９０°＜α≦１８０°
を満たすように光を照射し、第一反射光と、レーザ光源１０７から出射し第一鏡面１２９および第二鏡面１３１を経由しない光との第一干渉光と、第二反射光と、レーザ光源１０７から出射し第一鏡面１２９および第二鏡面１３１を経由しない光との第二干渉光と、に基づいて前記被測定物の位置を測定する方法である。 The laser interference measuring apparatus 100 includes a movable object to be measured (moving stage 110), a first mirror (first mirror surface 129) fixed to the moving stage 110, and a second mirror fixed to the moving stage 110. (Second mirror surface 131) and a light source (laser light source 107) that emits light to the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131, and the first reflection that is emitted from the laser light source 107 and reflected by the first mirror surface 129. The angle α formed between the light and the second reflected light emitted from the laser light source 107 and reflected by the second mirror surface 131 is 90 ° <α ≦ 180 °.
The first reflected light and the first interference light of the light emitted from the laser light source 107 and not passing through the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131, the second reflected light, and the first light emitted from the laser light source 107 Based on the second interference light with the light not passing through the mirror surface 129 and the second mirror surface 131, the position of the moving stage 110 is measured while moving the moving stage 110.
Further, the laser interference measuring apparatus 100 includes a movable stage 110 that is movable, a first mirror surface 129 that is fixed to the movable stage 110, a second mirror surface 131 that is fixed to the movable stage 110, a first mirror surface 129, and a second mirror surface 129. An angle β formed by the normal vector of the first mirror surface 129 at the light irradiation position and the normal vector of the second mirror surface 131 at the light irradiation position;
90 ° <β ≦ 180 °
First reflected light that is emitted from the laser light source 107 and reflected by the first mirror surface 129, and first interference light that is emitted from the laser light source 107 and does not pass through the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131, Based on the second reflected light that is emitted from the laser light source 107 and reflected by the second mirror surface 131, and the second interference light that is emitted from the laser light source 107 and does not pass through the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131. The position of the moving stage 110 is measured.
The laser interference measuring apparatus 100 is configured to measure the position of the moving stage 110 in a predetermined direction based on the first interference light and the second interference light.
The first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 are plane mirrors, and these are arranged in parallel on the moving stage 110.
The laser interference measuring apparatus 100 includes a first sensor 109 that detects first interference light and a second sensor 123 that detects second interference light, and is detected by the first sensor 109 and the second sensor 123. The position information is calculated based on the intensity of the interference light.
Further, the laser interference measurement apparatus 100 includes a calculation unit (calculation unit 133 shown in FIG. 3 described later) that calculates position information based on the intensity of the first interference light and the intensity of the second interference light.
The laser interference measuring apparatus 100 includes a first reference mirror (first reference mirror 105) fixed at a predetermined position, and a second reference mirror (second reference mirror 121) fixed at a predetermined position. The first interference light is interference light between the first reflected light and the reflected light reflected by the first reference mirror 105 without passing through the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131, The second interference light is interference light between the second reflected light and the reflected light reflected by the second reference mirror 121 without passing through the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131.
The laser interference measuring apparatus 100 has a moving means (moving mechanism 135 shown in FIG. 3 to be described later) for moving the moving stage 110, and the moving mechanism 135 determines the position of the moving stage 110 while moving the moving stage 110. It is configured.
Further, the laser interference measuring apparatus 100 includes a control unit (control unit 137 shown in FIG. 3 to be described later) that controls operations of the moving mechanism 135, the first sensor 109, and the second sensor 123.
Laser interference measurement using the laser interference measuring apparatus 100 is performed by emitting from the laser light source 107 to the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 fixed to the moving stage 110 while moving the moving stage 110. The angle α formed between the first reflected light reflected at 129 and the second reflected light emitted from the laser light source 107 and reflected at the second mirror surface 131 is:
90 ° <α ≦ 180 °
The first reflected light, the first interference light of the light reflected from the laser light source 107 and not passing through the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131, the second reflected light, and the laser light source 107 is a method of measuring the position of the object to be measured based on the second interference light that is emitted from the light 107 and does not pass through the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131.

可動ミラー１０１は、移動ステージ１１０の位置測定用ミラーとして機能する。可動ミラー１０１は、両面が第一鏡面１２９および第二鏡面１３１の鏡面となった板状部材である。可動ミラー１０１は、移動ステージ１１０の上面の法線方向に沿って固定されており、移動ステージ１１０を移動させた際に移動ステージ１１０とともに移動する。図１および図２においては、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１が互いに平行に設けられた平面鏡となっている。このため、これらの鏡面の法線ベクトルのなす角は１８０度である。 The movable mirror 101 functions as a position measuring mirror for the moving stage 110. The movable mirror 101 is a plate-like member whose both surfaces are mirror surfaces of the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131. The movable mirror 101 is fixed along the normal direction of the upper surface of the moving stage 110 and moves together with the moving stage 110 when the moving stage 110 is moved. 1 and 2, the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 are plane mirrors provided in parallel with each other. Therefore, the angle formed by the normal vectors of these mirror surfaces is 180 degrees.

測定系１２０において、レーザ光源１０７からの出射光は、ミラー１１５にて、第一参照用ミラー１０５を透過し第一センサ１０９で検出される光と、ミラー１１５表面で反射し第二センサ１２３で検出される光とに分岐する。ミラー１１５はレーザ光源１０７からの出射光を二方向に分岐させる分光器として機能する。 In the measurement system 120, the light emitted from the laser light source 107 passes through the first reference mirror 105 through the mirror 115 and is detected by the first sensor 109 and reflected by the second sensor 123. Branches to the detected light. The mirror 115 functions as a spectroscope that splits the light emitted from the laser light source 107 in two directions.

ミラー１１５を透過した光は、第一レンズ１１１を透過し、ミラー１１３にて、ミラー１１３を透過する光とミラー１１３表面で反射する光とに分岐する。ミラー１１３は、第一レンズ１１１を透過した光を二方向に分岐させる分光器として機能する。 The light that has passed through the mirror 115 passes through the first lens 111 and is split by the mirror 113 into light that passes through the mirror 113 and light that reflects off the surface of the mirror 113. The mirror 113 functions as a spectroscope that splits the light transmitted through the first lens 111 in two directions.

ミラー１１３表面で反射した光は、可動ミラー１０１の第一鏡面１２９にて反射し、ミラー１１３を透過した後、第一センサ１０９に至る。また、ミラー１１３を透過した光は、第一参照用ミラー１０５にて反射し、さらにミラー１１３にて反射した後、第一センサ１０９に至る。第一センサ１０９では、第一鏡面１２９での反射光と第一参照用ミラー１０５での反射光とを干渉させ、可動ミラー１０１を移動させた際の第一鏡面１２９の位置情報を後述する手順で与える。第一鏡面１２９の位置情報は、具体的には第一センサ１０９と第一鏡面１２９との間に設けられた第一リファレンス１０３と可動ミラー１０１との距離である。 The light reflected by the surface of the mirror 113 is reflected by the first mirror surface 129 of the movable mirror 101, passes through the mirror 113, and reaches the first sensor 109. The light transmitted through the mirror 113 is reflected by the first reference mirror 105, further reflected by the mirror 113, and then reaches the first sensor 109. In the first sensor 109, the reflected light from the first mirror surface 129 interferes with the reflected light from the first reference mirror 105, and the position information of the first mirror surface 129 when the movable mirror 101 is moved is described later. Give in. Specifically, the positional information of the first mirror surface 129 is the distance between the first reference 103 and the movable mirror 101 provided between the first sensor 109 and the first mirror surface 129.

また、ミラー１１５にて反射した光は、さらにミラー１１７にて反射し、第二レンズ１１９を透過した後、ミラー１２７にて、ミラー１２７を透過する光とミラー１２７表面で反射する光とに分岐する。ミラー１２７は、第二レンズ１１９を透過した光を二方向に分岐させる分光器として機能する。 Further, the light reflected by the mirror 115 is further reflected by the mirror 117, passes through the second lens 119, and then branches by the mirror 127 into light that passes through the mirror 127 and light that is reflected from the surface of the mirror 127. To do. The mirror 127 functions as a spectroscope that splits the light transmitted through the second lens 119 in two directions.

ミラー１２７表面で反射した光は、可動ミラー１０１の第二鏡面１３１にて反射し、ミラー１２７を透過した後、第二センサ１２３に至る。また、ミラー１２７を透過した光は、第二参照用ミラー１２１にて反射し、さらにミラー１２７にて反射した後、第二センサ１２３に至る。第二センサ１２３では、第二鏡面１３１での反射光と第二参照用ミラー１２１での反射光とを干渉させ、第二鏡面１３１の位置情報を後述する手順で与える。第二鏡面１３１の位置情報は、具体的には第二センサ１２３と第二鏡面１３１との間に設けられた第二リファレンス１２５と可動ミラー１０１との距離である。 The light reflected by the surface of the mirror 127 is reflected by the second mirror surface 131 of the movable mirror 101, passes through the mirror 127, and reaches the second sensor 123. The light transmitted through the mirror 127 is reflected by the second reference mirror 121 and further reflected by the mirror 127 before reaching the second sensor 123. In the second sensor 123, the reflected light from the second mirror surface 131 interferes with the reflected light from the second reference mirror 121, and position information of the second mirror surface 131 is given in the procedure described later. The position information of the second mirror surface 131 is specifically the distance between the second reference 125 provided between the second sensor 123 and the second mirror surface 131 and the movable mirror 101.

レーザ干渉測定装置１００では、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１の位置から可動ミラー１０１の位置が決定される。図２に示したように、レーザ干渉測定装置１００では、第一リファレンス１０３と第一鏡面１２９における光照射位置とを結ぶ直線と、第二リファレンス１２５と第二鏡面１３１における光照射位置とを結ぶ直線とが平行で、さらに具体的には同一直線上にある。このため、たとえば第一鏡面１２９の位置と第二鏡面１３１の位置との相加平均を算出することにより、可動ミラー１０１の位置が決定される。 In the laser interference measuring apparatus 100, the position of the movable mirror 101 is determined from the positions of the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131. As shown in FIG. 2, in the laser interference measuring apparatus 100, a straight line connecting the first reference 103 and the light irradiation position on the first mirror surface 129 and a second reference 125 and the light irradiation position on the second mirror surface 131 are connected. The straight line is parallel and more specifically on the same straight line. Therefore, for example, the position of the movable mirror 101 is determined by calculating an arithmetic average of the position of the first mirror surface 129 and the position of the second mirror surface 131.

次に、図１および図２に示したレーザ干渉測定装置１００を用いた測定手順および可動ミラー１０１の位置決定方法をさらに詳細に説明する。まず、移動ステージ１１０を所定の方向に（図２においては左から右に向かって）直線移動させながら、レーザ光源１０７からレーザ光を出射させ、出射光をミラー１１５にて分割する。分割した光を、可動ミラー１０１の両側に、具体的には第一鏡面１２９および第二鏡面１３１に当てて、これらの鏡面で反射させる。そして、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１での反射光を、それぞれ、第一参照用ミラー１０５および第二参照用ミラー１２１における反射光と干渉させ、それぞれ、第一センサ１０９および第二センサ１２３にて干渉縞をカウントする。 Next, a measurement procedure using the laser interference measuring apparatus 100 shown in FIGS. 1 and 2 and a method for determining the position of the movable mirror 101 will be described in more detail. First, the laser light is emitted from the laser light source 107 while the moving stage 110 is linearly moved in a predetermined direction (from left to right in FIG. 2), and the emitted light is divided by the mirror 115. The divided light is applied to both sides of the movable mirror 101, specifically, the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131, and is reflected by these mirror surfaces. Then, the reflected light from the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 are caused to interfere with the reflected light from the first reference mirror 105 and the second reference mirror 121, respectively, and the first sensor 109 and the second sensor 123, respectively. The interference fringes are counted at.

第一センサ１０９は、第一参照用ミラー１０５で反射したレーザ光と可動ミラー１０１の第一鏡面１２９で反射したレーザ光との位相差から発生する干渉を感知する。干渉は白（明）と黒（暗）で表現されるが、１／２波長ごとに入れ替わる。すなわち白と黒が一回ずつ現れると位相が１波長ずれたことになる。Ｎ回あればＮ波長分ずれたことになる。光はミラー１１３と第一鏡面１２９との間に設けられた第一リファレンス１０３に対して一往復しているので、第一リファレンス１０３と可動ミラー１０１との距離Ｌ１はＮλ／２で表現できる。 The first sensor 109 detects interference generated from the phase difference between the laser light reflected by the first reference mirror 105 and the laser light reflected by the first mirror surface 129 of the movable mirror 101. Interference is expressed in white (bright) and black (dark), but switches every half wavelength. That is, when white and black appear once each, the phase is shifted by one wavelength. If N times, it is shifted by N wavelengths. Since light reciprocates once with respect to the first reference 103 provided between the mirror 113 and the first mirror surface 129, the distance L1 between the first reference 103 and the movable mirror 101 can be expressed by Nλ / 2.

同様に、第二センサ１２３は、第二参照用ミラー１２１で反射したレーザ光と可動ミラー１０１の第二鏡面１３１で反射したレーザ光との位相差から発生する干渉を感知する。光はミラー１２７と第二鏡面１３１との間に設けられた第二リファレンス１２５に対して一往復しているので、白と黒がＮ’回ずつ現れたときの第二リファレンス１２５と第二鏡面１３１と距離Ｌ２はＮ’λ／２と表現できる。 Similarly, the second sensor 123 detects interference generated from the phase difference between the laser light reflected by the second reference mirror 121 and the laser light reflected by the second mirror surface 131 of the movable mirror 101. Since the light reciprocates once with respect to the second reference 125 provided between the mirror 127 and the second mirror surface 131, the second reference 125 and the second mirror surface when white and black appear N 'times each. 131 and the distance L2 can be expressed as N′λ / 2.

全長（第一リファレンス１０３と第二リファレンス１２５との間の距離）をＸとしたときに、第一鏡面１２９についての測定、ここでは図２中左側から光を照射する測定の場合、可動ミラー１０１の位置Ｌ１（第一リファレンス１０３と第一鏡面１２９との距離）は、
Ｌ１＝ｎλ／２
（上記式において、ｎは第一センサ１０９でカウントされた干渉縞数である。）
となる。
また、第二鏡面１３１についての測定、ここでは図２中右側から光を照射する測定では、図２において左基準、具体的には、第一リファレンス１０３を基準ととして全長Ｘから差し引きすることにより、可動ミラー１０１の位置Ｌ２（第一リファレンス１０３と第二鏡面１３１との距離）は、
Ｌ２＝Ｘ−ｎ’λ／２
（上記式において、ｎ’は第二センサ１２３でカウントされた干渉縞数である。）
となる。 When the total length (distance between the first reference 103 and the second reference 125) is X, the movable mirror 101 is used for the measurement of the first mirror surface 129, here the measurement of irradiating light from the left side in FIG. The position L1 (the distance between the first reference 103 and the first mirror surface 129) is
L1 = nλ / 2
(In the above equation, n is the number of interference fringes counted by the first sensor 109.)
It becomes.
Further, in the measurement of the second mirror surface 131, in this case the measurement of irradiating light from the right side in FIG. 2, by subtracting from the total length X using the left reference in FIG. 2, specifically, the first reference 103 as a reference. The position L2 of the movable mirror 101 (the distance between the first reference 103 and the second mirror surface 131) is
L2 = X−n′λ / 2
(In the above formula, n ′ is the number of interference fringes counted by the second sensor 123.)
It becomes.

そして、Ｌ１とＬ２とを平均することによってドップラー効果等の影響を相殺することができる。可動ミラーの位置（第一リファレンス１０３から可動ミラー１０１の距離）は、
Ｌ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／２
となる。これより、
Ｌ＝（ｎλ／２＋Ｘ−ｎ’λ／２）／２
＝λ（ｎ−ｎ’）／４＋Ｘ／２
＝λ（ｎ＋（２Ｘ／λ）−ｎ’）／４
となる。 Then, by averaging L1 and L2, influences such as the Doppler effect can be offset. The position of the movable mirror (the distance from the first reference 103 to the movable mirror 101) is
L = (L1 + L2) / 2
It becomes. Than this,
L = (nλ / 2 + X−n′λ / 2) / 2
= Λ (n−n ′) / 4 + X / 2
= Λ (n + (2X / λ) −n ′) / 4
It becomes.

ここで、
Ｎ＝ｎ
Ｎ’＝（２Ｘ／λ）−ｎ’
とすれば、
Ｌ＝λ（Ｎ＋Ｎ’）／４（１）
となる。ただし、ＮおよびＮ’は図２中左側の第一リファレンス１０３を基準としたときの干渉縞のカウント数である。 here,
N = n
N ′ = (2X / λ) −n ′
given that,
L = λ (N + N ′) / 4 (1)
It becomes. Here, N and N ′ are the interference fringe counts when the first reference 103 on the left side in FIG. 2 is used as a reference.

以上の手順により、対向成分を有する二方向から移動ステージ１１０に光を照射し、第一センサ１０９および第二センサ１２３にてカウントされた干渉縞数を用いて、可動ミラー１０１の所定の一軸方向についての位置を決定することができる。 With the above procedure, the movable stage 110 is irradiated with light from two directions having opposing components, and the number of interference fringes counted by the first sensor 109 and the second sensor 123 is used to determine a predetermined uniaxial direction of the movable mirror 101. The position about can be determined.

なお、レーザ干渉測定装置１００において、移動ステージ１１０および測定系１２０の動作を制御する制御部と、第一センサ１０９および第二センサ１２３で検出された干渉光を用いて距離Ｌを算出する演算部を有する構成としてもよい。図３は、レーザ干渉測定装置１００の制御系の構成の一例を示す図である。図３に示したように、測定系１２０はさらに演算部１３３および制御部１３７を有する。また、移動ステージ１１０を面内方向に移動させる移動機構１３５が移動ステージ１１０に設けられている。 In laser interference measurement apparatus 100, a control unit that controls the operation of moving stage 110 and measurement system 120, and a calculation unit that calculates distance L using interference light detected by first sensor 109 and second sensor 123. It is good also as a structure which has. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a control system of the laser interference measuring apparatus 100. As shown in FIG. 3, the measurement system 120 further includes a calculation unit 133 and a control unit 137. The moving stage 110 is provided with a moving mechanism 135 that moves the moving stage 110 in the in-plane direction.

制御部１３７は、レーザ光源１０７、第一センサ１０９、第二センサ１２３、演算部１３３および移動機構１３５の動作を制御する。また、第一センサ１０９および第二センサ１２３は、それぞれ得られたＮおよびＮ’の情報を測定系１２０に設けられた演算部１３３に送出する。そして、演算部１３３は、これらのＮおよびＮ’の情報を受信し、上記式（１）を用いて可動ミラー１０１の位置Ｌを算出する。 The control unit 137 controls operations of the laser light source 107, the first sensor 109, the second sensor 123, the calculation unit 133, and the moving mechanism 135. In addition, the first sensor 109 and the second sensor 123 send the obtained N and N ′ information to the arithmetic unit 133 provided in the measurement system 120, respectively. The calculation unit 133 receives the information of N and N ′, and calculates the position L of the movable mirror 101 using the above equation (1).

次に、図１〜図３に示したレーザ干渉測定装置１００の効果を説明する。
レーザ干渉測定装置１００においては、移動ステージ１１０を移動させながら、干渉測定用の可動ミラー１０１の両面にレーザ光を照射することにより位置測定を両側で実施し、その差分を取る構成となっている。 Next, effects of the laser interference measuring apparatus 100 shown in FIGS. 1 to 3 will be described.
The laser interference measuring apparatus 100 is configured to perform position measurement on both sides by irradiating laser light onto both sides of the movable mirror 101 for interference measurement while moving the moving stage 110 and to obtain the difference between them. .

さらに具体的には、互いの法線ベクトルが平行で逆向きとなるように設けられた第一鏡面１２９および第二鏡面１３１に、一つのレーザ光源１０７から出射したレーザ光を分けて照射する。第一鏡面１２９における反射光は、可動ミラー１０１の移動方向（図２における横方向）と平行で移動方向と同じ方向の成分からなる。また、第二鏡面１３１における反射光は、可動ミラー１０１の移動方向に平行で逆方向の成分からなる。このため、これらの反射光のなす角は１８０度である。 More specifically, the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 provided so that their normal vectors are parallel and opposite to each other are separately irradiated with the laser light emitted from one laser light source 107. The reflected light on the first mirror surface 129 is composed of components in the same direction as the moving direction in parallel with the moving direction of the movable mirror 101 (lateral direction in FIG. 2). In addition, the reflected light on the second mirror surface 131 is composed of components in the opposite direction parallel to the moving direction of the movable mirror 101. For this reason, the angle formed by these reflected lights is 180 degrees.

そして、第一鏡面１２９における反射光および第二鏡面１３１における反射光をそれぞれ第一参照用ミラー１０５および第二参照用ミラー１２１における反射光と干渉させる。このため、レーザ干渉測定装置１００では、第一センサ１０９において、たとえば可動ミラー１０１を第一センサ１０９から遠ざかる方向（図２中左側から右側）に移動させた際の干渉光強度を検出するとともに、第二センサ１２３において、たとえば可動ミラー１０１を第二センサ１２３に近づく方向（図２中左側から右側）に移動させた際の干渉光強度を検出する構成となっている。このため、移動ステージ１１０を所定の方向に直線移動させたときに、順行と逆行とで、逆向きのドップラー効果が生じることになる。そして、これらの干渉光の相加平均を算出して可動ミラー１０１の位置を算出する構成となっている。 Then, the reflected light on the first mirror surface 129 and the reflected light on the second mirror surface 131 are caused to interfere with the reflected light on the first reference mirror 105 and the second reference mirror 121, respectively. Therefore, in the laser interference measuring apparatus 100, the first sensor 109 detects the interference light intensity when the movable mirror 101 is moved away from the first sensor 109 (from the left side to the right side in FIG. 2), for example. In the second sensor 123, for example, the interference light intensity is detected when the movable mirror 101 is moved in a direction approaching the second sensor 123 (from the left side to the right side in FIG. 2). For this reason, when the moving stage 110 is linearly moved in a predetermined direction, a reverse Doppler effect occurs in the forward direction and the reverse direction. Then, the position of the movable mirror 101 is calculated by calculating the arithmetic average of these interference lights.

よって、可動ミラー１０１を移動させながら行うレーザ干渉測定において、移動ステージ１１０の移動方向に依存する測定値の相違、具体的には可動ミラー１０１の移動により生じるドップラー効果の影響を相殺し、順行と逆行とで生じる偏差を補正することが可能である。また、可動ミラー１０１の移動時の振動により生じるドップラー効果の影響を相殺することができる。したがって、具体的には順行と逆行との差異を抑制し、精密な位置測定が可能となる。このため、移動ステージ１１０を移動させることによる測定精度の低下を抑制し、測定精度を向上させることができる。 Therefore, in the laser interference measurement performed while moving the movable mirror 101, the difference in measurement values depending on the moving direction of the moving stage 110, specifically, the influence of the Doppler effect caused by the movement of the movable mirror 101 is canceled, and It is possible to correct deviations caused by and retrograde. Further, it is possible to cancel the influence of the Doppler effect caused by the vibration when the movable mirror 101 moves. Therefore, specifically, the difference between forward and reverse is suppressed, and precise position measurement becomes possible. For this reason, the fall of the measurement accuracy by moving the moving stage 110 can be suppressed, and the measurement accuracy can be improved.

また、移動ステージ１１０の移動時のドップラー効果の影響を排除できるため、移動ステージ１１０の移動速度が一定でない場合にも、精密な位置測定が可能となり、得られた位置情報を用いて高精度な位置制御ができる。たとえば、移動ステージ１１０の移動を開始した初期段階や、移動ステージ１１０の停止動作を開始してから停止するまでの段階等では、移動ステージ１１０の移動が非等速度となるが、こうした移動ステージ１１０の加減速中においても、移動ステージ１１０の位置測定を精密に行うことができる。また、得られた位置情報を用いて移動ステージ１１０と他の部材との位置同期を行う際にも、同期を精密に制御することが可能であり、スループットの向上が可能である。 Further, since the influence of the Doppler effect at the time of movement of the moving stage 110 can be eliminated, precise position measurement is possible even when the moving speed of the moving stage 110 is not constant, and high accuracy is obtained using the obtained position information. Position control is possible. For example, the movement stage 110 moves at an unequal speed in the initial stage where the movement of the movement stage 110 is started or in the stage from when the movement stage 110 starts to stop until it stops. Even during acceleration / deceleration, the position of the moving stage 110 can be measured accurately. In addition, when performing position synchronization between the moving stage 110 and another member using the obtained position information, the synchronization can be precisely controlled, and throughput can be improved.

以下、１００ｍｍ角の平板状の移動ステージ１１０を辺に沿った方向に面内で１１０７往復させ、２２１４行の検査を行う場合を例に、レーザ干渉測定装置１００におけるスループットの検討結果を示す。図４（ａ）及び図４（ｂ）は、レーザ干渉測定に要する時間を説明するための図である。図４（ａ）は、従来の方式（図８）を用いた場合を示す図であり、図４（ｂ）は、本実施形態に係る方式（図２）を示す図である。 Hereinafter, the results of studying the throughput in the laser interference measurement apparatus 100 will be described by taking, as an example, a case where a 100 mm square plate-shaped moving stage 110 is reciprocated 1107 in a plane along the side and inspected 2214 rows. FIG. 4A and FIG. 4B are diagrams for explaining the time required for laser interference measurement. FIG. 4A is a diagram showing a case where a conventional method (FIG. 8) is used, and FIG. 4B is a diagram showing a method according to the present embodiment (FIG. 2).

図４（ａ）に示したように、図８を参照して前述した従来の方式において、移動ステージ１１０の移動速度を２５ｍｍ／ｓとしたところ、測定開始時（ゼロ（秒））から一定速度までになるまでの時間ａが０．２５（秒）、一定速度２５ｍｍ／ｓとなっている時間ｃが４．０４（秒）、減速してから停止するまでの時間ｂが０．３０秒となった。このため、１００ｍｍ移動に要する時間は、
０．２５＋４．０４＋０．３＝４．５９（秒）
となった。この時間は１行あたりのステージ移動に対応するから、２２１４行の走査を行った際には、
４．５９×２２１４＝１０１６２．２６（秒）
を要することになる。 As shown in FIG. 4A, in the conventional method described above with reference to FIG. 8, when the moving speed of the moving stage 110 is set to 25 mm / s, the constant speed from the start of measurement (zero (seconds)). The time a until the time is up to 0.25 (seconds), the time c at which the constant speed is 25 mm / s is 4.04 (seconds), and the time b from deceleration to stop is 0.30 seconds. became. For this reason, the time required for 100 mm movement is
0.25 + 4.04 + 0.3 = 4.59 (seconds)
It became. Since this time corresponds to the stage movement per line, when scanning 2214 lines,
4.59 × 2214 = 10162.26 (seconds)
Will be required.

一方、図４（ｂ）に示したように、本実施形態に係る方式（図２）において、移動ステージ１１０の移動速度を３０ｍｍ／ｓとしたところ、上記ａが０．２５（秒）、上記ｂが０．３０（秒）であった点は図４（ａ）の場合と同様であったが、加速中および減速中についても測定を行うことが可能となったため、上記ｃが３．１７（秒）に減少した。このため、１００ｍｍ移動に要する時間は、
０．２５＋３．１７＋０．３＝３．７２（秒）
にまで短縮することができた。この時間は１行あたりのステージ移動に対応するから、２２１４行の走査を行った際には、
３．７２×２２１４＝８２３６．０８（秒）
８２３６．０８／１０１６２．２６＝０．８１０
となり、図４（ａ）に示した従来の方式の場合に比べて１９％のスループット改善となる。 On the other hand, as shown in FIG. 4B, in the method according to the present embodiment (FIG. 2), when the moving speed of the moving stage 110 is 30 mm / s, the above a is 0.25 (seconds). The point that b was 0.30 (seconds) was the same as in the case of FIG. 4A. However, since it was possible to perform measurement during acceleration and deceleration, the above-mentioned c was 3.17. (Seconds). For this reason, the time required for 100 mm movement is
0.25 + 3.17 + 0.3 = 3.72 (seconds)
We were able to shorten to. Since this time corresponds to the stage movement per line, when scanning 2214 lines,
3.72 × 2214 = 8236.08 (seconds)
8236.08 / 10162.26 = 0.810
As a result, the throughput is improved by 19% compared to the conventional method shown in FIG.

また、レーザ干渉測定装置１００においては、ステージ振動などから発生するドップラー効果の影響によるドリフトの低減に加えて、気圧、温度変化による波長変動の影響を低減させ、位置同期の精度を向上させることができる。 Further, in the laser interference measuring apparatus 100, in addition to the reduction of drift due to the influence of the Doppler effect caused by stage vibration or the like, it is possible to reduce the influence of wavelength fluctuations due to changes in atmospheric pressure and temperature, and improve the accuracy of position synchronization. it can.

ここで、背景技術の項目で前述した特許文献５には、被測定物の測定光を位相共役鏡で反射させてから合波、検出することにより、空気の揺らぎ等、被測定物の移動を伴わないレーザー光の周波数変化を位相共役鏡により相殺することが記載されている。これに対し、本実施形態のレーザ干渉測定装置１００では、気圧、温度変化による波長変動の影響等の、移動ステージ１１０の移動によらずに生じる影響に加えて、移動ステージ１１０の移動により生じるドップラー効果の影響による位置測定精度の低下も抑制することができる。 Here, in Patent Document 5 described above in the section of the background art, the measurement light of the object to be measured is reflected by the phase conjugate mirror and then combined and detected, thereby moving the object to be measured such as air fluctuation. It is described that the frequency change of the laser light not accompanied is canceled by a phase conjugate mirror. On the other hand, in the laser interference measurement apparatus 100 according to the present embodiment, in addition to the influence caused by the movement of the moving stage 110, such as the influence of wavelength fluctuation due to changes in atmospheric pressure and temperature, the Doppler generated due to the movement of the moving stage 110. A decrease in position measurement accuracy due to the effect can also be suppressed.

このため、レーザ干渉測定装置１００は、たとえば半導体製造装置や、形状測定装置等の精密な位置測定や、測定された位置情報を用いた精密な位置同期が求められる装置に対しても好適に用いることができる。さらに具体的には、レーザ干渉測定装置１００の構成を走査リソグラフィシステムに適用することにより、ステージ上に搭載されたマスクとウェハとを同時に移動させてマスクパターンをウェハ上に投影する際の、ウェハとマスクとの位置同期の精度を向上させることができる。 For this reason, the laser interference measuring apparatus 100 is preferably used also for an apparatus that requires precise position measurement, such as a semiconductor manufacturing apparatus or a shape measuring apparatus, and precise position synchronization using the measured position information. be able to. More specifically, by applying the configuration of the laser interference measuring apparatus 100 to a scanning lithography system, the wafer when the mask and the wafer mounted on the stage are simultaneously moved to project the mask pattern onto the wafer. The accuracy of position synchronization between the mask and the mask can be improved.

また、レーザ干渉測定装置１００では、第一センサ１０９と第二センサ１２３で測定された干渉光強度に基づいて演算部１３３にて可動ミラー１０１の位置情報を算出することができるため、演算の自動化が可能であり、簡便で確実な位置測定が可能となる。 Further, in the laser interference measuring apparatus 100, since the position information of the movable mirror 101 can be calculated by the calculation unit 133 based on the interference light intensity measured by the first sensor 109 and the second sensor 123, the calculation is automated. Therefore, simple and reliable position measurement is possible.

また、レーザ干渉測定装置１００では、移動ステージ１１０および測定系１２０の動作を制御する制御部１３７を有するため、移動ステージ１１０の移動操作および移動ステージ１１０の位置測定を自動で行うことが可能であり、さらに操作を簡便することができる。 In addition, since the laser interference measurement apparatus 100 includes the control unit 137 that controls the operation of the moving stage 110 and the measurement system 120, the moving operation of the moving stage 110 and the position measurement of the moving stage 110 can be automatically performed. Further, the operation can be simplified.

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, these are the illustrations of this invention, Various structures other than the above are also employable.

たとえば、レーザ干渉測定装置１００においては、板状の可動ミラー１０１の両面が鏡面となっている構成を例示したが、第一鏡面１２９における反射光と第二鏡面１３１における反射光を検出可能な位置にそれぞれ第一センサ１０９および第二センサ１２３を配置すればよく、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１はそれぞれの法線が互いに平行になるように移動ステージ１１０上に配置されればよく、必ずしも第一鏡面１２９の裏面に第二鏡面１３１が設けられていなくてもよい。 For example, in the laser interference measuring apparatus 100, the configuration in which both surfaces of the plate-like movable mirror 101 are mirror surfaces is exemplified, but the position where the reflected light on the first mirror surface 129 and the reflected light on the second mirror surface 131 can be detected. The first sensor 109 and the second sensor 123 may be disposed respectively, and the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 may be disposed on the moving stage 110 so that their normal lines are parallel to each other. The second mirror surface 131 may not be provided on the back surface of the first mirror surface 129.

たとえば、図５（ａ）〜図５（ｃ）は、レーザ干渉測定装置１００の可動ミラー１０１の他の配置を示す斜視図である。図５（ａ）は、第一鏡面１２９と第二鏡面１３１とが同じ高さに離隔して設けられた構成である。また、図５（ｂ）は、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１を同じ平面内に並べて配置した構成である。また、図５（ｃ）は、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１を移動ステージ１１０の法線方向に沿って並べて配置した構成である。これらの構成とした場合にも、二つの反射光が互いに平行で逆向きに進行するため、図１および図２に示した場合と同様の効果が得られる。 For example, FIGS. 5A to 5C are perspective views illustrating other arrangements of the movable mirror 101 of the laser interference measuring apparatus 100. FIG. FIG. 5A shows a configuration in which the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 are provided at the same height. FIG. 5B shows a configuration in which the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 are arranged in the same plane. FIG. 5C shows a configuration in which the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 are arranged side by side along the normal direction of the moving stage 110. Even in such a configuration, since the two reflected lights travel in parallel and in opposite directions, the same effects as those shown in FIGS. 1 and 2 can be obtained.

また、以上においては、第一鏡面１２９と第二鏡面１３１とが互いに平行に配置されている１８０度反射の場合を例に説明したが、可動ミラー１０１における第一鏡面１２９と第二鏡面１３１との位置関係は、第一鏡面１２９における反射光と第二鏡面１３１における反射光とが、所定の方向について互いに逆向きの成分を有していればよく、平行な配置には限られない。たとえば、第二鏡面１３１を第一鏡面１２９に対して僅かに斜めに配置して、同一経路を多重反射させてもよい。こうすれば、経路差を稼ぐことができるため、より一層精密な測定が可能となる。 In the above description, the case of 180-degree reflection in which the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 are arranged in parallel to each other has been described as an example, but the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 of the movable mirror 101 are As long as the reflected light on the first mirror surface 129 and the reflected light on the second mirror surface 131 have components opposite to each other in a predetermined direction, the positional relationship is not limited to the parallel arrangement. For example, the second mirror surface 131 may be disposed slightly obliquely with respect to the first mirror surface 129 so that the same path is subjected to multiple reflection. In this way, since a path difference can be earned, more accurate measurement can be performed.

また、図６（ａ）および図６（ｂ）は、可動ミラー１０１の他の構成を示す図である。図６（ａ）は、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１がＬ字形の複合鏡であり、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１にてそれぞれ二回光を反射させた後、それぞれ第一センサ１０９および第二センサ１２３に導く構成である。また、図６（ｂ）は、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１が可動ミラー１０１の内側に向かって凹部が設けられた凹面鏡となっている構成である。 FIGS. 6A and 6B are diagrams showing another configuration of the movable mirror 101. FIG. FIG. 6A shows a composite mirror in which the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 are L-shaped, and the first sensor 129 and the second mirror surface 131 reflect light twice, respectively. 109 and the second sensor 123. FIG. 6B shows a configuration in which the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 are concave mirrors provided with a recess toward the inside of the movable mirror 101.

これらの図に示した構成においても、二つの反射光が互いに平行で逆向きに進行するため、これらの鏡面における反射光を用いてドップラー効果を相殺する演算を行うことにより、可動ミラー１０１の進行方向等の所定の一軸方向についての位置測定を行うことができる。 Even in the configurations shown in these drawings, since the two reflected lights travel in parallel and in opposite directions, the calculation of canceling the Doppler effect using the reflected lights on these mirror surfaces performs the progression of the movable mirror 101. Position measurement in a predetermined uniaxial direction such as a direction can be performed.

また、図１〜図３に示したレーザ干渉測定装置１００では、移動ステージ１１０の面内の所定の一方向の位置を決定する構成の場合を例に説明したが、移動ステージ１１０の面内二方向の位置を決定する構成としてもよい。この場合、一つの測定方向について、互いに平行で逆向きの反射光成分が生じ、これらの複数の反射光を用いた複数の干渉光を用いて位置測定がなされるように測定系１２０を構成する。たとえば、移動ステージ１１０の上面の法線に沿った方向で、可動ミラー１０１に直行する方向に、別の可動ミラーを設けて、別の可動ミラーについても可動ミラー１０１に対する測定系１２０と同様の測定系を設けることにより、別の可動ミラーの位置測定においてもドップラー効果の影響を排除することが可能となる。 In the laser interference measuring apparatus 100 shown in FIGS. 1 to 3, the case where the position in one predetermined direction within the plane of the moving stage 110 is determined has been described as an example. It is good also as a structure which determines the position of a direction. In this case, the measurement system 120 is configured such that reflected light components that are parallel and opposite to each other in one measurement direction are generated, and position measurement is performed using a plurality of interference lights using the plurality of reflected lights. . For example, another movable mirror is provided in a direction along the normal line of the upper surface of the moving stage 110 and in a direction perpendicular to the movable mirror 101, and another movable mirror is also measured in the same manner as the measurement system 120 for the movable mirror 101. By providing the system, it is possible to eliminate the influence of the Doppler effect even when measuring the position of another movable mirror.

また、レーザ干渉測定装置１００では、移動ステージ１１０の面内移動を検出する構成としたが、移動ステージ１１０の移動方向は面内方向に限られず、たとえば、移動ステージ１１０の表面の法線方向に沿った上下移動を検知する構成とすることもできる。このとき、たとえば移動ステージ１１０の表面に水平に可動ミラー１０１を設置し、第一鏡面１２９および第二鏡面１３１に光照射する構成とすることができる。 Further, the laser interference measuring apparatus 100 is configured to detect the in-plane movement of the moving stage 110, but the moving direction of the moving stage 110 is not limited to the in-plane direction, for example, in the normal direction of the surface of the moving stage 110. It can also be set as the structure which detects the vertical movement along. At this time, for example, the movable mirror 101 can be installed horizontally on the surface of the moving stage 110 and the first mirror surface 129 and the second mirror surface 131 can be irradiated with light.

また、レーザ干渉測定装置１００においては、第一参照用ミラー１０５および第二参照用ミラー１２１を設け、可動ミラー１０１での反射光とこれらの参照用ミラーでの反射光との干渉光とを第一センサ１０９または第二センサ１２３にて検出する構成としたが、これらの参照用ミラーは必ずしも設けなくてもよい。たとえば、図２において参照用ミラーを設けない場合、第一レンズ１１１を透過した光を第一鏡面１２９を経由した後第一センサ１０９に到達する光と直接第一センサ１０９に到達する光とに分岐させる構成とし、第二レンズ１１９を透過した光を第二鏡面１３１を経由した後第二センサ１２３に到達する光と直接第二センサ１２３に到達する光とに分岐させる構成とすることができる。 Further, in the laser interference measuring apparatus 100, the first reference mirror 105 and the second reference mirror 121 are provided, and the reflected light from the movable mirror 101 and the interference light between the reflected light from these reference mirrors are the first. Although the detection is performed by one sensor 109 or the second sensor 123, these reference mirrors are not necessarily provided. For example, when the reference mirror is not provided in FIG. 2, the light transmitted through the first lens 111 passes through the first mirror surface 129 and then reaches the first sensor 109 and directly reaches the first sensor 109. A configuration in which the light is transmitted through the second lens 119 may be branched into light that reaches the second sensor 123 after passing through the second mirror surface 131 and light that reaches the second sensor 123 directly. .

また、レーザ干渉測定装置１００においては、測定系１２０に演算部１３３および制御部１３７を設けられた構成（図３）の場合を例に説明したが、演算部１３３および制御部１３７は必ずしも設ける必要はない。演算部１３３および制御部１３７を設けない場合、たとえば、移動機構１３５を動作させながら可動ミラー１０１にレーザ光源１０７から光を照射させる操作を手動で行うとともに、第一センサ１０９および第二センサ１２３にて検出された干渉光の強度情報を用いて可動ミラー１０１の位置Ｌを手動で算出することができる。本実施形態では二つの干渉光の相加平均を求めることによりＬが求められることから、手動操作の場合にも簡便な位置測定が可能である。また、演算部１３３および制御部１３７を設けることにより、可動ミラー１０１の位置測定の自動化が可能となるため、さらに測定操作の簡素化が可能となる。 In the laser interference measurement apparatus 100, the case where the measurement system 120 is provided with the calculation unit 133 and the control unit 137 has been described as an example (FIG. 3). However, the calculation unit 133 and the control unit 137 are not necessarily provided. There is no. When the calculation unit 133 and the control unit 137 are not provided, for example, an operation of manually irradiating the movable mirror 101 with light from the laser light source 107 while operating the moving mechanism 135 is performed, and the first sensor 109 and the second sensor 123 are applied. The position L of the movable mirror 101 can be manually calculated using the detected intensity information of the interference light. In the present embodiment, L is obtained by obtaining an arithmetic average of two interference lights, so that simple position measurement is possible even in manual operation. In addition, by providing the calculation unit 133 and the control unit 137, the position measurement of the movable mirror 101 can be automated, and thus the measurement operation can be further simplified.

また、レーザ干渉測定装置１００においては、一つの可動ミラー１０１に対して第一センサ１０９および第二センサ１２３の二つのセンサを用い、これらのそれぞれにおいて干渉光を検出した後、演算部１３３にて可動ミラー１０１の位置Ｌを算出する構成としたが、一つの可動ミラー１０１に対して一つのセンサを設ける構成としてもよい。このとき、たとえば、第一鏡面１２９の側の干渉光と第二鏡面１３１の側との干渉光を合波した後、合波されたものをセンサで検出して演算部１３３に送出し、演算部１３３にて所定の演算を行うことにより合波を解析し、ＮおよびＮ’に相当するパラメータを算出する構成とすることもできる。 Further, in the laser interference measuring apparatus 100, two sensors, the first sensor 109 and the second sensor 123, are used for one movable mirror 101, and after detecting interference light in each of them, the calculation unit 133 Although the configuration is such that the position L of the movable mirror 101 is calculated, one sensor may be provided for one movable mirror 101. At this time, for example, after the interference light on the first mirror surface 129 side and the interference light on the second mirror surface 131 side are combined, the combined light is detected by a sensor and sent to the calculation unit 133. It is also possible to analyze the multiplexing by performing a predetermined calculation in the unit 133 and calculate parameters corresponding to N and N ′.

本実施形態に係るレーザ干渉測定装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the laser interference measuring apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ干渉測定装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the laser interference measuring apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ干渉測定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the laser interference measuring apparatus which concerns on this embodiment. レーザ干渉測定の所要時間を説明する図である。It is a figure explaining the time required for laser interference measurement. 本実施形態に係るレーザ干渉測定装置の可動ミラーの配置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows arrangement | positioning of the movable mirror of the laser interference measuring apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るレーザ干渉測定装置の可動ミラーの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the movable mirror of the laser interference measuring apparatus which concerns on this embodiment. 従来のレーザ干渉測長装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the conventional laser interference length measuring apparatus. 従来のレーザ干渉測長装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the conventional laser interference length measuring apparatus.

Explanation of symbols

１００レーザ干渉測定装置
１０１可動ミラー
１０３第一リファレンス
１０５第一参照用ミラー
１０７レーザ光源
１０９第一センサ
１１０移動ステージ
１１１第一レンズ
１１３ミラー
１１５ミラー
１１７ミラー
１１９第二レンズ
１２０測定系
１２１第二参照用ミラー
１２３第二センサ
１２５第二リファレンス
１２７ミラー
１２９第一鏡面
１３１第二鏡面
１３３演算部
１３５移動機構
１３７制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Laser interference measuring apparatus 101 Movable mirror 103 First reference 105 First reference mirror 107 Laser light source 109 First sensor 110 Moving stage 111 First lens 113 Mirror 115 Mirror 117 Mirror 119 Second lens 120 Measurement system 121 For second reference Mirror 123 Second sensor 125 Second reference 127 Mirror 129 First mirror surface 131 Second mirror surface 133 Calculation unit 135 Movement mechanism 137 Control unit

Claims

A movable object to be measured;
A first mirror fixed to the object to be measured;
A second mirror fixed to the object to be measured;
A light source for irradiating light to the first mirror and the second mirror;
With
The angle α formed between the first reflected light emitted from the light source and reflected by the first mirror and the second reflected light emitted from the light source and reflected by the second mirror is 90 ° <α ≦ 180 °.
The filling,
First interference light between the first reflected light and the light emitted from the light source and not passing through the first mirror and the second mirror;
Second interference light between the second reflected light and the light emitted from the light source and not passing through the first mirror and the second mirror;
And measuring the position of the object to be measured while moving the object to be measured.

A movable object to be measured;
A first mirror fixed to the object to be measured;
A second mirror fixed to the object to be measured;
A light source for irradiating light to the first mirror and the second mirror;
With
The angle β formed between the normal vector of the mirror surface of the first mirror at the light irradiation position and the normal vector of the mirror surface of the second mirror at the light irradiation position,
90 ° <β ≦ 180 °
The filling,
First interference light that is emitted from the light source and reflected by the first mirror, and light that is emitted from the light source and does not pass through the first mirror and the second mirror, and
Second interference light that is emitted from the light source and reflected by the second mirror, and light that is emitted from the light source and does not pass through the first mirror and the second mirror,
A laser interference measurement apparatus configured to measure the position of the object to be measured based on the above.

3. The laser interference measuring apparatus according to claim 1, wherein the position of the object to be measured is measured in a predetermined direction based on the first interference light and the second interference light. A laser interference measuring device characterized by the above.

In the laser interference measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The laser interference measuring apparatus, wherein the first mirror and the second mirror are plane mirrors.

In the laser interference measuring device according to claim 4,
The laser interference measuring apparatus, wherein the first mirror and the second mirror are arranged in parallel on the object to be measured.

In the laser interference measuring device according to any one of claims 1 to 5,
A first sensor for detecting the first interference light;
A second sensor for detecting the second interference light;
The laser interference measuring device is characterized in that the position information is calculated based on the intensity of the interference light detected by the first sensor and the second sensor.

In the laser interference measuring device according to any one of claims 1 to 6,
An apparatus for measuring laser interference, comprising: a calculation unit that calculates the position information based on the intensity of the first interference light and the intensity of the second interference light.

In the laser interference measuring device according to any one of claims 1 to 7,
A first reference mirror fixed in place;
A second reference mirror fixed in place;
Further comprising
The first interference light is interference light between the first reflected light and the reflected light reflected by the first reference mirror without passing through the first mirror and the second mirror,
The second interference light is interference light between the second reflected light and the reflected light reflected by the second reference mirror without passing through the first mirror and the second mirror. Interference measurement device.

In the laser interference measuring device according to any one of claims 1 to 8,
Moving means for moving the object to be measured;
An apparatus for measuring laser interference, wherein the moving means is configured to determine the position of the object to be measured while moving the object to be measured.

While moving the movable object to be measured, the first mirror and the second mirror fixed to the object to be measured are emitted from the light source and reflected from the first mirror and from the light source. The angle α formed by the second reflected light reflected by the second mirror is
90 ° <α ≦ 180 °
Irradiate light to satisfy
First interference light between the first reflected light and the light emitted from the light source and not passing through the first mirror and the second mirror;
Second interference light between the second reflected light and the light emitted from the light source and not passing through the first mirror and the second mirror;
And measuring the position of the object to be measured based on the above.