JP3332367B2

JP3332367B2 - 空気の屈折率および光路長の影響を測定するための干渉測定器および方法

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Publication number: JP3332367B2
Application number: JP2000532684A
Authority: JP
Inventors: グルート，ピーターデ; ヘンリーエイ．ヒル，; フランクシー．デマレスト，
Original assignee: ザイゴコーポレイション
Priority date: 1998-02-23
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2002-10-07
Anticipated expiration: 2019-02-18
Also published as: US6327039B1; KR20010041209A; EP1058813B1; TW382652B; EP1058813A4; EP1058813A1; JP2002504671A; WO1999042787A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の属する技術分野）本発明は、距離および屈折率を測定するための光学機器
に関する。本発明は、特に屈折率ゆらぎの効果を含む測
定経路中の気体の屈折率の光路長効果に左右されない干
渉測定的距離測定に関する。

【０００２】（従来の技術）計測学において頻繁に生じる課題は、円柱状の空気の屈
折率の測定である。空気円柱がサンプルセル中に含ま
れ、そして温度、圧力、および物理寸法について監視さ
れる場合のように高度に制御された環境下における屈折
率を測定するための方法はいくつか存在する。例えば、
題名が「Ａｎａｉｒｒｅｆｒａｃｔｏｍｅｔｅｒ
ｆｏｒｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｌｅｎｇｔｈｍ
ｅｔｒｏｌｏｇｙ」であるＪ．Ｔｅｒｒｉｅｎ、Ｍｅｔ
ｒｏｌｏｇｉａ第１（３）巻、８０〜８３頁（１９６
５年）の論文を参照のこと。

【０００３】おそらく、空気の屈折率に関する最も困難
な測定は、制御されていない温度および圧力下で、未知
または可変の長さを有する測定経路にわたって屈折率ゆ
らぎを測定することである。大気がはっきりとは制御さ
れておらず、そして空気の密度および組成のばらつきの
ために屈折率が劇的に変化するような環境は、地球物理
学的および計測学的調査において頻繁に起こる。このよ
うな問題は、題名が「Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅ
ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃｐｈａｓｅｆｌｕｃｔｕａ
ｔｉｏｎｏｎｌｏｎｇ−ｄｉｓｔａｎｃｅｍｅａ
ｓｕｒｅｍｅｎｔ」であるＨ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏおよ
びＫ．Ｔｓｕｋａｈａｒａ、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．第２３
（１９）巻、３３８８〜３３９４頁（１９８４年）の論
文、および題名が「Ｏｐｔｉｃａｌｐａｔｈｌｅｎ
ｇｔｈｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｉｎｔｈｅａｔ
ｍｏｓｐｈｅｒｅ」であるＧ．Ｎ．Ｇｉｂｓｏｎら、Ａ
ｐｐｌ．Ｏｐｔ．第２３（２３）巻、４３８３〜４３８
９頁（１９８４年）の論文において記載される。

【０００４】別の状況例は、集積回路のマイクロリソグラフィー製造
において使用されるような高精度距離測定干渉測定であ
る。例えば、題名が「Ｒｅｓｉｄｕａｌｅｒｒｏｒｓ
ｉｎｌａｓｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ
ｆｒｏｍａｉｒｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅａｎｄｎ
ｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ」であるＮ．Ｂｏｂｒｏｆｆ、
Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．第２６（１３）巻、２６７６〜２６
８２頁（１９８７年）の論文、および題名が「Ｒｅｃｅ
ｎｔａｄｖａｎｃｅｓｉｎｄｉｓｐｌａｃｅｍｅ
ｎｔｍｅａｓｕｒｉｎｇｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔ
ｒｙ」であるやはりＮ．Ｂｏｂｒｏｆｆの、Ｍｅａｓｕ
ｒｅｍｅｎｔＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈ．第４（９）
巻、９０７〜９２６頁（１９９３年）の論文を参照のこ
と。上記の引例において示されるように、空気中の干渉
測定的変位測定は、環境の不確定要素、特に空気圧力お
よび温度の変化；湿度の変化の結果などによる空気組成
の不確定性；および空気中の乱流の効果、に左右され
る。そのような要因は、変位を測定するために使用され
る光の波長を変化させる。通常の状態下では、空気の屈
折率は、およそ１．０００３であり、ばらつきは１×１
０^-5から１×１０^-4のオーダーである。多くの応用にお
いて、空気の屈折率は、０．１ｐｐｍ（百万分率）〜
０．００３ｐｐｍより小さい相対精度でわからねばなら
ない、これらの２つの相対精度は、１メートルの干渉測
定的変位測定に対してそれぞれ１００ｎｍおよび３ｎｍ
の変位測定正確度である。

【０００５】当該分野において頻繁に参照されるのは、
位相推定のヘテロダイン方法であり、そこでは位相が制
御された方法で時間とともに変化する。例えば、公知形
態の従来のヘテロダイン距離測定干渉測定器において、
供給源は、若干異なる光学周波数（例えば、２ＭＨｚ）
を有する２つの直交偏光ビームを出射する。この場合の
干渉測定受信器は通常、経時変化干渉信号を測定するた
めに線形偏光器および光検出器を含む。信号は、うなり
周波数で発振し、そして信号の位相は、相対位相差に対
応する。ヘテロダイン距離測定干渉測定における従来の
さらなる代表的な例は、同一人に所有される、Ｇ．Ｅ．
ＳｏｍｍａｒｇｒｅｎおよびＭ．Ｓｃｈａｈａｍに対し
て発行された米国特許第４，６８８，９４０号（１９８
７年）において教示される。しかし、これらの公知形態
の干渉測定計測は、屈折率のゆらぎによって制限され、
およびそれら単独では、次世代のマイクロリソグラフィ
ー機器に適さない。

【０００６】距離測定のための別の公知形態の干渉測定
器は、Ｊ．Ｄ．ＲｅｄｍａｎおよびＭ．Ｒ．Ｗａｌｌに
発行された「ＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃＭｅｔ
ｈｏｄｓＡｎｄＡｐｐａｒａｔｕｓＦｏｒＭｅ
ａｓｕｒｉｎｇＤｉｓｔａｎｃｅＴｏＡＳｕｒ
ｆａｃｅ」という題名の米国特許第４，００５，９３６
号（１９７７年）において開示される。Ｒｅｄｍａｎお
よびＷａｌｌによって教示される方法は、２つの異なる
波長を有するレーザビームを使用する工程を含む。その
各々のレーザは、２つの部分に分裂する。周波数シフト
は、それぞれのビームの片方の部分に導入される。各ビ
ームの片方の部分は、物体から反射し、そして光検出器
上で他方の部分と再結合する。異なる周波数で、検出器
で干渉信号から得られる位相は、表面への距離の尺度と
なる。差の周波数に関連する位相の等価波長は、２つの
レーザ波長の積を２つの波長の差で割ったものに等し
い。ＲｅｄｍａｎおよびＷａｌｌのこの２波長技術は、
測定の曖昧性を低減するが、少なくとも単波長技術と同
程度に空気の屈折率ゆらぎの有害な効果に影響されやす
い。

【０００７】ＲｅｄｍａｎおよびＷａｌｌと同様の２波
長干渉測定器の別の例が、「ＭｅｔｈｏｄＡｎｄＡ
ｐｐａｒａｔｕｓＦｏｒＴｗｏ−Ｗａｖｅｌｅｎｇ
ｔｈＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙＷｉｔｈＯｐ
ｔｉｃａｌＨｅｔｅｒｏｄｙｎｅＰｒｏｃｅｓｓｅ
ｓＡｎｄＵｓｅＦｏｒＰｏｓｉｔｉｏｎＯｒ
ＲａｎｇｅＦｉｎｄｉｎｇ」という題名のＲ．Ｄａ
ｎｄｌｉｋｅｒおよびＷ．Ｈｅｅｒｂｕｒｇｇに発行さ
れた米国特許第４，９０７，８８６号（１９９０年）に
おいて開示される。このシステムはまた、題名が「Ｔｗ
ｏ−ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＬａｓｅｒＩｎｔｅｒｆ
ｅｒｏｍｅｔｒｙＵｓｉｎｇＳｕｐｅｒｈｅｔｅｒ
ｏｄｙｎｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎ」であるＲ．Ｄａｎｄ
ｌｉｋｅｒ、Ｒ．Ｔｈａｌｍａｎｎ、およびＤ．Ｐｒｏ
ｎｇｕｅ、Ｏｐｔ．Ｌｅｔ．第１３（５）巻、３３９〜
３４１頁（１９８８年）の論文、および題名が「Ｈｉｇ
ｈ−ＡｃｃｕｒａｃｙＤｉｓｔａｎｃｅＭｅａｓｕ
ｒｅｍｅｎｔｓＷｉｔｈＭｕｌｔｉｐｌｅ−Ｗａｖ
ｅｌｅｎｇｔｈＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」であ
るＲ．Ｄａｎｄｌｉｋｅｒ、Ｋ．Ｈｕｇ、Ｊ．Ｐｏｌｉ
ｔｃｈ、およびＥ．Ｚｉｍｍｅｒｍａｎｎの論文におい
て開示される。Ｄａｎｄｌｉｋｅｒらのシステムは、米
国特許第４，９０７，８８６号において教示されるよう
に、２つの波長を有するレーザビームを使用し、ビーム
の各々は、音響光学的変調によって周波数において分離
された２つの偏光成分を含む。これらのビームをマイケ
ルソン干渉測定器を同一線上に通って通過させた後に偏
光成分が混合され、その結果干渉信号、すなわちヘテロ
ダイン信号が生じる。ヘテロダイン信号が２つの波長の
各々に対して異なる周波数を有する場合、いわゆるスー
パーヘテロダイン信号がその結果生じ、そのスーパーヘ
テロダイン信号は、ヘテロダイン周波数における差に等
しい周波数および２つのレーザ波長の積を２つの波長の
差で割ったものに等しい等価波長に関連する位相を有す
る。米国特許第４，９０７，８８６号（上記）による
と、スーパーヘテロダイン信号の位相は、測定物体の位
置および等価波長のみに依存すると仮定される。したが
って、このシステムもまた、空気の屈折率おけるゆらぎ
を測定または補正するために設計されたものではない。

【０００８】ＲｅｄｍａｎｎおよびＷａｌｌによって、
ならびにＤａｎｄｌｉｋｅｒおよびＨｅｅｒｂｕｒｇｇ
（上記）によって開発された２波長スーパーヘテロダイ
ン技術のさらなる例は、題名が「Ｔｗｏ−ｗａｖｅｌｅ
ｎｇｔｈｄｏｕｂｌｅｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅｉｎ
ｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙｕｓｉｎｇａｍａｔｃ
ｈｅｄｇｒａｔｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」である
Ｚ．Ｓｏｄｎｉｋ、Ｅ．Ｆｉｓｃｈｅｒ、Ｔ．Ｉｔｔｎ
ｅｒ、およびＨ．Ｊ．Ｔｉｚｉａｎｉ、Ａｐｐｌ．Ｏｐ
ｔ．第３０（２２）巻、３１３９〜３１４４頁（１９９
１年）の論文、および題名が「Ｄｉｏｄｅｌａｓｅｒ
ａｎｄｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｓｆｏｒｄｕａ
ｌ−ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅｉ
ｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ」であるＳ．Ｍａｎｈａｒ
ｔおよびＲ．Ｍａｕｒｅｒ、ＳＰＩＥ第１３１９巻、
２１４〜２１６頁（１９９０年）の論文において見られ
る。しかし、これらの例のいずれも屈折率ゆらぎの問題
に対応していない。

【０００９】前記から結論され得ることは、ヘテロダイ
ンおよびスーパーヘテロダイン干渉測定における従来例
は、測定経路中の空気の光路長効果、特に空気の屈折率
におけるゆらぎによる効果、を測定および補正するため
の高速方法および対応する手段を提供しない。従来技術
におけるこの欠点は、著しい測定不確定性を生じさせる
ため、例えば集積回路のマイクロリソグラフィー製造に
おいて見られるような干渉測定器などを使用するシステ
ムの精度にひどく影響を与える。将来の干渉測定器は、
変化する物理長を含む測定経路中のゆらぐ屈折率を測定
および補正するための発明的で新規の方法および手段を
組み込む必要がある。

【００１０】屈折率ゆらぎを検出するための１つの方法
は、測定経路に沿って圧力および温度の変化を測定し、
測定経路の光路長に対する効果を計算することである。
この計算を行うための数式は、題名が「ＴｈｅＲｅｆ
ｒａｃｔｉｖｉｔｙＯｆＡｉｒ」であるＦ．Ｅ．Ｊ
ｏｎｅｓ、Ｊ．Ｒｅｓ．ＮＢＳ第８６（１）巻、２７
〜３２頁（１９８１年）の論文において開示される。こ
の技術の実施については、題名が「Ｈｉｇｈ−Ａｃｃｕ
ｒａｃｙＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔＩｎｔｅｒｆｅ
ｒｏｍｅｔｒｙＩｎＡｉｒ」であるＷ．Ｔ．Ｅｓｔ
ｌｅｒ、Ａｐｐｌ．Ｏｃｔ．第２４（６）巻、８０８〜
８１５頁（１９８５年）の論文において開示される。残
念ながら、この技術は、近似値を提示するだけであり、
扱いにくく、そして空気密度におけるゆるやかで全体的
なゆらぎに対してのみ補正する。

【００１１】あるいは、測定経路にわたってゆらぐ屈折
率の効果を検出するさらに直接的な方法は、複数の波長
距離測定によって行われる。基本原理は、以下のように
理解され得る。干渉測定器およびレーザレーダは、基準
物体と目的物体との間の光路長を測定する。その測定
は、開放空気中で行われる場合が最も多い。光路長は、
屈折率と測定ビームが通過する物理経路との積分であ
る。屈折率が波長によって変化するが、物理経路が波長
に左右されない場合、機器が少なくとも２つの波長を使
用するならば、一般に光路長、特に屈折率におけるゆら
ぎの寄与から物理経路長を決定し得る。波長による屈折
率のばらつきは、分散として当該技術分野において公知
であり、したがってこの技術は、以下において分散技術
と称される。

【００１２】屈折率測定のための分散技術は、長い歴史
を有し、そしてレーザの導入より古い。題名が「Ｌｏｇ
ｎ−ＰａｔｈＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙＴｈｒ
ｏｕｇｈＡｎＵｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄＡｔｍｏ
ｓｐｈｅｒｅ」であるＫ．Ｅ．Ｅｒｉｃｋｓｏｎ、ＪＯ
ＳＡ第５２（７）巻、７８１〜７８７頁（１９６２
年）の論文は、基本原理を説明し、そして地球物理測定
のための技術の可能性の分析を提供する。さらなる理論
的提唱は、題名が「ＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＯｆＯｐ
ｔｉｃａｌＤｉｓｔａｎｃｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎ
ｔｓＦｏｒＴｈｅＦｌｕｃｔｕａｔｉｎｇＡｔ
ｍｏｓｐｈｅｒｉｃＩｎｄｅｘＯｆＲｅｆｒａｃ
ｔｉｏｎ」であるＰ．Ｌ．ＢｅｎｄｅｒおよびＪ．Ｃ．
Ｏｗｅｎｓ、Ｊ．Ｇｅｏ．Ｒｅｓ．第７０（１０）巻、
２４６１〜２６４２頁（１９６５年）の論文において見
られる。

【００１３】屈折率補正のための分散技術に基づく市販
の距離測定レーザレーダは、１９７０年代に現れた。題
名が「Ｔｗｏ−ＬａｓｅｒＯｐｔｉｃａｌＤｉｓｔ
ａｎｃｅ−ＭｅａｓｕｒｉｎｇＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔ
ＴｈａｔＣｏｒｒｅｃｔｓＦｏｒＴｈｅＡｔ
ｏｍｏｓｐｈｅｒｉｃＩｎｄｅｘＯｆＲｅｆｒａ
ｃｔｉｏｎ」であるＫ．Ｂ．Ｅａｒｎｓｈａｗおよび
Ｅ．Ｎ．Ｈｅｒｎａｎｄｅｚ、Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．第１
１（４）巻、７４９〜７５４頁（１９７２年）の論文
は、５〜１０ｋｍ測定経路にわたって動作するためのマ
イクロ波変調ＨｅＮｅおよびＨｅＣｄレーザを使用する
機器を開示する。この機器のさらなる詳細は、題名が
「ＦｉｅｌｄＴｅｓｔｓＯｆＡＴｗｏ−Ｌａｓ
ｅｒ（４４１６Ａおよび６３２８Ａ）Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｄｉｓｔａｎｃｅ−ＭｅａｓｕｒｉｎｇＩｎｓｔｒｕ
ｍｅｎｔＣｏｒｒｅｃｔｉｎｇＦｏｒＴｈｅＡ
ｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＩｎｄｅｘＯｆＲｅｆｒａ
ｃｔｉｏｎ」であるＥ．Ｎ．Ｈｅｒｎａｎｄｅｚおよび
Ｋ．Ｂ．Ｅａｒｎｓｈａｗ、Ｊ．Ｇｅｏ．Ｒｅｓ．第７
７（３５）巻、６９９４〜６９９８頁（１９７２年）の
論文において見られる。分散技術の応用のさらなる例
は、題名が「ＤｉｓｔａｎｃｅＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ
ｓＦｏｒＳｉｎｇｌｅ− ＡｎｄＤｕａｌ−Ｃｏ
ｌｏｒＬａｓｅｒｓＢｙＲａｙＴｒａｃｉｎ
ｇ」であるＥ．ＢｅｒｇおよびＪ．Ａ．Ｃａｒｔｅｒ、
Ｊ．Ｇｅｏ．Ｒｅｓ．第８５（Ｂ１１）巻、６５１３〜
６５２０頁（１９８０年）の論文、および題名が「Ａ
Ｍｕｌｔｉ−ＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｓｔａｎｃｅ
−ＭｅａｓｕｒｉｎｇＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＦｏｒ
ＧｅｏｐｈｙｓｉｃａｌＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ」
であるＬ．Ｅ．ＳｌａｔｅｒおよびＧ．Ｒ．Ｈｕｇｇｅ
ｔｔ、Ｊ．Ｇｅｏ．Ｒｅｓ．第８１（３５）巻、６２９
９〜６３０６頁（１９７６年）の論文において検討され
る。

【００１４】地球地理測定のための機器は通常、強度変
調レーザレーダを使用するが、光干渉位相検出がより短
い距離についてより有利であることは、当該分野におい
て理解される。１９７２年にＲ．Ｂ．Ｚｉｐｉｎおよび
Ｊ．Ｔ．Ｚａｌｕｓｋｙに発行された「Ａｐｐａｒａｔ
ｕｓＦｏｒＡｎｄＭｅｔｈｏｄＯｆＯｂｔａ
ｉｎｉｎｇＰｒｅｃｉｓｉｏｎＤｉｍｅｎｓｉｏｎ
ａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ」という題名の米国特
許第３，６４７，３０２号において、温度、圧力、およ
び湿度などの周囲条件におけるばらつきを補正するため
に複数の波長を使用する干渉測定変位測定システムが開
示される。その機器は、可動物体で、すなわち可変物理
経路長で動作するように特別に設計される。しかし、Ｚ
ｉｐｉｎおよびＺａｌｕｓｋｙの位相検出手段の正確さ
は、高精度測定に対しては不十分である。

【００１５】より近代的かつ詳細な例は、Ｙ．Ｚｈｕ、
Ｈ．ＭａｔｓｕｍｏｔｏおよびＴ．Ｏ’ｉｓｈｉによる
論文、ＳＰＩＥ第１３１９号、Ｏｐｔｉｃｓｉｎ
ＣｏｍｐｌｅｘＳｙｓｔｅｍｓ、５３８〜５３９頁
（１９９０年）、題名「Ｌｏｎｇ−ＡｒｍＴｗｏ−Ｃ
ｏｌｏｒＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒＦｏｒＭ
ｅａｓｕｒｉｎｇＴｈｅＣｈａｎｇｅＯｆＡｉ
ｒＲｅｆｒａｃｔｉｖｅＩｎｄｅｘ」に記載される
システムである。Ｚｈｕらのシステムは、１０６４ｎｍ
波長ＹＡＧレーザおよび６３２ｎｍＨｅＮｅレーザを直
交位相検出（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅｐｈａｓｅｄｅ
ｔｅｃｔｉｏｎ）といっしょに使用する。実質的に同じ
機器が、Ｚｈｕらによるさらに初期の論文である題名
「ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＯｆＡｔｍｏｓｐｈｅｒ
ｉｃＰｈａｓｅＡｎｄＩｎｔｅｎｓｉｔｙＴｕ
ｒｂｕｌｅｎｃｅＦｏｒＬｏｎｇ−ＰａｔｈＤｉ
ｓｔａｎｃｅＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」、Ｐｒ
ｏｃ．３^rd ＭｅｅｔｉｎｇＯｎＬｉｇｈｔｗａｖ
ｅＳｅｎｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｓｏｃ．ｏｆＪａｐａｎ、３９（１９
８９年）に日本語で記載される。しかし、Ｚｈｕらの干
渉測定器は、マイクロリソグラフィーのためのサブミク
ロン干渉測定などのすべての応用に対して不十分な解像
度を有する。

【００１６】マイクロリソグラフィーのための高精度干
渉測定における最近の試みは、Ａ．Ｉｓｈｉｄａに発行
された米国特許第４，９４８，２５４号（１９９０年）
によって代表される。同様のデバイスが、題名が「Ｔｗ
ｏＷａｖｅｌｅｎｇｔｈＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ
−ＭｅａｓｕｒｉｎｇＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ
ＵｓｉｎｇＳｅｃｏｎｄ−ＨａｒｍｏｎｉｃＬｉ
ｇｈｔＴｏＥｌｉｍｉｎａｔｅＡｉｒ−Ｔｕｒｂ
ｕｌｅｎｃｅ−ＩｎｄｕｃｅｄＥｒｒｏｒｓ」、Ｊｐ
ｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．第２８（３）巻、Ｌ４７
３〜４７５（１９８９年）の論文においてＩｓｈｉｄａ
によって説明される。その論文において、２波長分散検
出によって屈折率におけるゆらぎによるエラーを排出す
る変位測定干渉測定器が開示される。Ａｒ⁺レーザ供給
源は、ＢＢＯとして当該分野に公知の周波数倍化結晶に
よって同時に両方の波長を提供する。ＢＢＯ倍化結晶を
使用することによって、基本的に位相ロックされた２つ
の波長が生じ、屈折率測定の安定性および正確度を非常
に向上させる。しかし、単純なホモダイン直交検出を使
用する位相検出手段は、高精度位相測定に対しては不十
分である。さらに、位相検出および信号処理手段は、物
体の動きが正確な検出が困難である位相の急速なばらつ
きを生じる動的測定には適さない。

【００１７】題名が「Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ
ＭｅａｓｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍＷｉｔｈＡｉ
ｒＴｕｒｂｕｌｅｎｃｅＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｏ
ｎ」であるＳ．Ａ．Ｌｉｓに発行された米国特許第５，
４０４，２２２号（１９９５年）において、屈折率ゆら
ぎを検出および補正するための分散技術を使用する２波
長干渉測定器が開示される。同様のデバイスが、題名が
「ＡｎＡｉｒＴｕｒｂｕｌｅｎｃｅＣｏｍｐｅｎ
ｓａｔｅｄＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒＦｏｒ
ＩＣＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」である論文ＳＰＩ
Ｅ第２４４０巻（１９９５年）においてＬｉｓによっ
て説明される。Ｓ．Ａ．Ｌｉｓによる米国特許第５，４
０４，２２２号の改良が、１９９６年７月に発行された
米国特許第５，５３７，２０９号において開示される。
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．（上記）におけるＩ
ｓｈｉｄａによって教示されることに関しこのシステム
が主に革新されたところは、第２のＢＢＯ倍化結晶を付
加して位相検出手段の精度を向上することである。さら
なるＢＢＯ結晶は、ちょうど２倍異なる波長を有する２
つのビームを光学的に干渉することを可能にする。その
結果の干渉は、屈折率に直接に依存するがステージ移動
には左右されない位相を有する。しかし、Ｌｉｓによっ
て教示されるシステムは、複雑であるという欠点を有
し、そして測定経路ごとにさらなるＢＢＯ結晶が必要と
なる。マイクロリソグラフィーステージが頻繁に６以上
の測定経路の含み、そしてＢＢＯが比較的高価であり得
る場合、さらなる結晶は、著しくコストがかかる。Ｌｉ
ｓのシステムのさらなる欠点は、ＰＺＴトランスデュー
サの物理変位に基づいて低速度（３２−Ｈｚ）位相検出
システムを使用することである。

【００１８】前記から明らかなことは、従来技術は、空
気の屈折率を測定し、そして測定経路中の空気の光路長
効果、特に空気の屈折率におけるゆらぎによる効果を測
定および補正するための実用的で高速高精度の方法およ
びそれに対応する手段を提供しないことである。従来技
術の限界は、主に以下の未解決の技術的困難に起因す
る：（１）従来技術のヘテロダインおよびスーパーヘテ
ロダイン干渉測定器は、空気の屈折率におけるゆらぎに
よって正確度が制限される；（２）屈折率ゆらぎを測定
するための従来技術の分散技術は典型的に、干渉位相測
定において極度に高い正確度を必要とし、その正確度は
高精度距離測定干渉測定器の通常の正確度のオーダーを
超える；（３）位相測定の正確度を向上させるための従
来技術の干渉測定器に対する明らかな変更は、近代的な
マイクロリソグラフィー機器におけるステージ移動の急
速さと相容れない程度に測定時間を増加させ得る；
（４）従来技術の分散技術は、少なくとも２つの極度に
安定なレーザ供給源、または複数の位相ロック波長を出
射する単一供給源を必要とする；（５）マイクロリソグ
ラフィー応用における従来技術の分散技術は、測定中の
ステージ移動に影響されやすく、その結果、統計的誤差
を生じる；および（６）倍化結晶（例えば、Ｌｉｓへの
米国特許第５，４０４，２２２号）を検出システムの一
部として使用する従来技術の分散技術は、効果および複
雑である。

【００１９】従来技術におけるこれらの欠点により、屈
折率のゆらぎおよび変化する物理長を含む測定経路が通
常存在する測定経路中に気体が存在する場合に、マイク
ロリソグラフィーのための変位測定を行うための実用的
な干渉測定システムがなんら存在しなかった。

【００２０】したがって、本発明の目的は、屈折率がゆ
らぎ得るか、および／または測定経路の物理長が変化し
得る場合の、測定経路中の気体の屈折率および／または
気体の光路長効果を迅速および正確に測定および監視す
るための方法および装置を提供することである。

【００２１】本発明の別の目的は、測定の正確度、およ
び気体の屈折率および／または気体の光路長効果の監視
と測定経路の物理長の急速な変化とが実質的に妥協点を
見いだせない場合に、測定経路中の気体の屈折率および
／または気体の光路長効果を迅速および正確に測定およ
び監視するための方法および装置を提供することであ
る。

【００２２】本発明の別の目的は、方法および装置が温
度および圧力などの環境条件を測定および監視する必要
がない場合の、測定経路中の気体の屈折率および／また
は気体の光路長効果を迅速および正確に測定および監視
するための方法および装置を提供することである。

【００２３】本発明の別の目的は、方法および装置が位
相ロックされた異なる波長を有する２つ以上の光ビーム
を使用し得るが必要というわけではない場合の、測定経
路中の気体の屈折率および／または気体の光路長効果を
迅速および正確に測定および監視するための方法および
装置を提供することである。

【００２４】本発明の別の目的は、干渉測定的測定にお
ける測定経路の長さが実質的に気体の光路長効果の計算
に使用されない場合の、測定経路中の気体の光路長効果
を迅速かつ正確に測定および監視するための方法および
装置を提供することである。

【００２５】本発明の他の目的は、部分的に明らかであ
り、そして以下に部分的に現れる。したがって、本発明
は、図面と併せて読む場合に以下の詳細な説明において
例示される構成、ステップ、エレメントの組み合わせ、
部品の配置を有する方法および装置を含む。

【００２６】（発明の要旨）本発明は一般に、例えば気体が乱流であるなどのように
気体の屈折率がゆらぎ得るか、および／または測定経路
の物理長が変化し得る場合の、測定経路中の気体の屈折
率および／または気体による測定経路の光路長における
変化を測定および監視するための装置および方法に関す
る。本発明はまた、電気光学的計測および他の応用にお
いて使用するための装置および方法に関する。より詳細
には、本発明は、屈折率の分散の測定および／または光
路長の分散の測定を提供するように動作し、屈折率の分
散は実質的には気体の密度に比例し、光路長の分散は、
屈折率の分散および測定経路の物理長に関連する。気体
の屈折率および／または気体の光路長効果は、屈折率の
測定された分散および／または光路長の測定された分
散、それぞれから引き続き計算される。本発明の装置に
よって生成された情報は、特に環境効果および急速なス
テージ回転速度によって誘発される乱流によってもたら
される測定経路中の気体の屈折率に関連するエラーを補
正するための干渉測定距離測定機器（ＤＭＩ）における
使用に適している。

【００２７】本発明のいくつかの実施態様が作製され
た。これらは、最終の測定において必要とされる精度の
多少によって大きく２つのカテゴリに分かれる。種々の
実施態様は、共通の特徴を有するが、個々の目的を達成
するために詳細において異なる。

【００２８】一般に、本発明の装置は、第１および第２
の測定レッグを有する干渉測定手段を有し、そのうちの
少なくとも１つは長さが変化し、そのうちの少なくとも
１つは気体によって一部が占有される。好ましくは、好
ましい実施態様において基準レッグおよび測定レッグが
使用される。構成レッグは、好ましくは測定レッグが基
準レッグの光路長と実質的に同じである光路長の一部を
有するように構成および配置される。通常の干渉測定Ｄ
ＭＩ応用における測定レッグの光路の残りの部分中の気
体は、空気である。

【００２９】異なる波長を有する少なくとも２つの光ビ
ームを生成するための手段が含まれる。好ましい実施態
様において、供給源は、１セットの光ビームを生成し、
該セットの光ビームは少なくとも２つの光ビームから構
成され、該セットの光ビームの各々は異なる波長を有す
る。該セットの光ビームの波長間の関係は、近似関係で
あるが、既知である。

【００３０】１セットの周波数シフトした光ビームが、
該セットの周波数シフトした光ビームのいずれの２つの
ビームも同じ周波数差を有さないように該セットの光ビ
ームの各々のビームの２つの直交偏光成分に周波数差を
導入することによって該セットの光ビームから生成され
る。所定の実施態様に対して、波長の比は、選択された
動作波長および対応する既知の近似関係に依存する相対
精度に対する既知の近似関係と同じである。この波長依
存のために、これらの相対精度は、波長の比のそれぞれ
の相対精度と称される。多くの実施態様において、波長
の比のそれぞれの相対精度は、気体のそれぞれの分散
に、気体のそれぞれの屈折率の測定および／または気体
による測定レッグの光路長におけるそれぞれの変化の測
定に必要な相対精度をかけたものよりも１桁、またはそ
れ以上小さい。

【００３１】実施態様のうちの所定のものにおいて、近
似関係は、それぞれの相対精度に対する比のシーケンス
として表現され、各比は、例えば２／１などの低次数非
ゼロ整数の比を含み、比のシーケンスのそれぞれの相対
精度、ここで比のシーケンスのそれぞれの相対精度のう
ちの１つの相対精度は、気体のそれぞれの分散に、気体
のそれぞれの屈折率の測定および／または気体による測
定レッグの光路長におけるそれぞれの変化の測定に必要
な相対精度をかけたものよりも１桁、またはそれ以上小
さい。

【００３２】波長の比のそれぞれの相対精度が所望の値
に対して不適切である他の実施態様において、波長の比
を監視し、そして波長の比のそれぞれの相対精度を制御
するためのフィードバック、波長の比のそれぞれの相対
精度の波長の比の所望のそれぞれの相対精度からの望ま
しくないずれによって影響される次の計算を補正するた
めの情報、または両方の組み合わせのいずれかを提供す
るための手段が提供される。ＤＭＩの主な目的である測
定経路長における変化の決定において使用される波長を
監視するための手段がまた提供される。

【００３３】周波数シフトした光ビームの各々の少なく
とも一部は、適当な光学手段によって干渉測定手段に導
入されることによって、周波数シフトした光ビームの各
々の少なくとも一部の第１の部分が基準レッグの所定の
経路に沿って基準レッグを通って進行し、そして周波数
シフトした光ビームの各々の少なくとも一部の第２の部
分が測定レッグの所定の経路に沿って測定レッグを通っ
て進行し、ここで周波数シフトした光ビームの各々の少
なくとも一部の第１および第２の部分が異なる。その
後、周波数がシフトした光ビームの各々の少なくとも一
部分の第１および第２の部分は、干渉測定手段から、基
準レッグ中の所定経路を通る光路長および測定レッグ中
の所定経路を通る光路長についての情報を含む射出ビー
ムとして出射する。

【００３４】射出ビームを受信して、各周波数シフトし
た光ビームの少なくとも一部の第１および第２部分の射
出ビーム間の位相差に対応する情報を含む混合光学信号
を生成するための結合手段が提供される。次に混合光学
信号は、光検出器、好ましくは光電検出によって感知さ
れる。その光検出器は、異なるビーム波長での気体の屈
折率および異なるビーム波長での気体の屈折率による測
定レッグ中の光路長に対応する情報を含む電気干渉信号
を生成するように動作する。

【００３５】所定の実施態様において、変更された電気
干渉信号は、次に電気干渉信号から、各々の電気干渉信
号の位相を所定の数で掛けるかまたは割るかのいずれか
によって生成される。その数の関数はそれぞれ、波長の
既知の近似関係と同じであるか、または波長の既知の近
似関係の逆数と同じであるかのいずれかである。

【００３６】次に電気干渉信号、またはそれに対応す
る、実施態様に依存する変更された電気干渉信号が、気
体の屈折率の分散および／または気体の分散（ｎ_i−
ｎ_j）（ここでｉおよびｊは波長に対応する整数であり
互いに異なる）に実質的によって測定レッグの光路長の
分散を決定するように動作する電子手段によって解析さ
れる。この情報および気体の逆分散能から、気体の屈折
度、（ｎ_r−１）（ここでｒは波長に対応する整数であ
る）および／または気体の屈折率による測定レッグの光
路長への寄与が電子手段によってまた決定され得る。ｒ
の値は、ｉおよびｊと異なり得るか、またはｉまたはｊ
のいずれかと等しくなり得る。電子手段は、必要な計算
を行うために周知の方法で適切にプログラムされたマイ
クロプロセッサまたは汎用コンピュータの形態である電
子手段を含み得る。

【００３７】好ましい形態において、電気干渉信号は、
気体の屈折率および測定レッグの光路長に対応する位相
情報を含むヘテロダイン信号を含み、そして装置は、ヘ
テロダイン信号の位相を決定して気体の屈折率の分散お
よび気体の屈折率の分散による測定レッグの光路長の分
散に対応する位相情報を生成する手段をさらに含む。所
定の実施態様において、装置は、変更された電気信号に
対応する修正したヘテロダイン信号を混合、すなわち掛
け合わせて、気体の屈折率の分散および気体の屈折率の
分散による測定レッグの光路長の分散に対応する位相を
含む少なくとも１つの修正したスーパーヘテロダイン信
号を生成する手段をさらに含む。ヘテロダイン信号、修
正したヘテロダイン信号、および所定の実施態様におい
て生成された修正したスーパーヘテロダイン信号の位相
曖昧性を解消するための手段がまた含まれる。種々の実
施態様の干渉測定手段を光ビームが進行する際に光ビー
ムの部分が経る光路の詳細に依存して、さらなるまたは
異なる電子機器が提供される。

【００３８】開示される本発明の方法は、上記の好まし
い装置を使用して行われ得るが、他の周知の装置を使用
してもまた実施され得ることが明らかである。さらに、
ホモダイン信号を使用する装置も使用され得ることが示
される。

【００３９】（発明の詳細な説明）本発明の構造および動作は、他の目的および利点といっ
しょに、図面と併せて詳細な説明を読むことによって最
もよく理解され得る。ここで本発明の部品は、それらが
現れるすべての図面においてそれらを識別するために使
用される参照記号が割り当てられる。

【００４０】本発明は、気体の屈折率および測定経路の
物理長のいずれかまたは両方が変化し得る場合の、少な
くとも１つの測定経路中の気体の屈折度および／または
気体による測定経路の光路長における変化を迅速に測定
し得、そしてその後のダウンストリームまたは同時の応
用において使用する装置および方法に関する。同時応用
の例は、干渉測定距離測定機器中に存在して測定経路中
の気体の屈折率の効果、特に環境条件の変化または急速
なステージ回転速度によって測定経路中に誘発される空
気乱流のために測定期間中に起こる光路長における変化
を補正することによって正確度を向上させる。

【００４１】本発明の装置の多くの異なる実施態様が、
示されそして説明される。それらは、いくつかの詳細に
おいて異なるが、それ以外は、開示される実施態様は多
くの共通のエレメントを有し、そしてそれらの光源の要
求される制御の度合いに依存して２つのカテゴリに自然
に分かれる。理解されるように、各カテゴリ内の開示の
実施態様はまた、それらの干渉測定光路がどのように実
装されるか、および／または所定の情報信号がどのよう
に電子的に取り扱われるかの詳細において異なる。

【００４２】説明されるべき第１のグループの実施態様
は、２つの実施態様およびその変形を含む。このグルー
プは、採用された光源の安定性が十分であり、そして採
用された光源によって生成された光ビームの波長の比
が、最終のエンド使用応用による出力データに必要であ
る精度を満たすのに十分なそれぞれの相対精度を有する
既知の比の値のシーケンスに一致するような応用を目的
とする。

【００４３】第２のグループの実施態様はまた、２つの
実施態様およびその変形を含み、そしてそれらは、光源
の安定性を監視しそして正確度に対しての性能要件を満
たすために採用された光源によって生成された光ビーム
の波長の比を測定することが必要であるような使用に特
に適している。両方のグループに対して、ホモダイン、
ヘテロダイン、および／またはスーパーヘテロダイン信
号を解析する際に生じる位相曖昧性ならびに位相および
グループ遅延に対応するための装置が開示され、そして
本発明のステップを実施するための方法が開示される。

【００４４】図１ａおよび１ｂは、測定経路中の気体の
屈折度および／または気体による測定経路の光路長にお
ける変化を測定および監視するための本発明の１つの好
ましい実施態様を模式的に図示する。ここで、気体の屈
折率および測定経路の物理長のいずれかまたは両方が変
化し得、そして採用された光源の安定性が十分であり、
そして採用された光源によって生成された光ビームの波
長の比が、最終のエンド使用応用による出力データに必
要である精度を満たすのに十分な相対精度を有する既知
の比の値に一致する。装置が広い範囲の放射源のための
応用を有するが、以下の説明は、光測定システムについ
ての例によってなされる。

【００４５】図１ａを参照し、そして本発明の第１の好
ましい実施態様の装置および方法によると、供給源１か
ら出射された光ビーム７は、変調器３を通過して光ビー
ム９となる。変調器３は、ドライバ５によって励起され
る。供給源１は、好ましくはレーザまたは同様なコヒー
レント放射の供給源であり、好ましくは偏光され、そし
て波長λ₁を有する。変調器３は、例えば、音響光学デ
バイスまたは音響光学デバイスとビーム７の偏光成分を
選択的に変調するためのさらなる光学機器との組み合わ
せである。変調器３は、好ましくは光ビーム７の線形偏
光成分の発振周波数を直交線形偏光成分に対して量ｆ₁
だけシフトする。ここで成分の偏光の方向は、ｘおよび
ｙとして示される。第１の実施態様の以下の説明におい
て、本発明の趣旨および範囲を逸脱せずに、ビーム９の
ｘ偏光成分がビーム９のｙ偏光成分に対して量ｆ₁だけ
シフトした発振周波数を有することが仮定される。発振
周波数ｆ₁はドライバ５によって決定される。

【００４６】次のステップにおいて、供給源２から出射
された光ビーム８は、変調器４を通過して光ビーム１０
となる。変調器４は、変調器３およびドライバ５と同様
に、ドライバ６によって励起される。供給源２は、供給
源１と同様に、好ましくはレーザまたは同様な偏光した
コヒーレント放射の供給源であるが、好ましくは異なる
波長λ₂である。ここで、波長比（λ₁／λ₂）は、既知
の近似比値ｌ₁／ｌ₂、すなわち、（λ₁／λ₂）≒（ｌ₁／ｌ₂）（１）を有し、ここでｌ₁およびｌ₂は、整数および非整数の値
を有し得、そして波長比（λ₁／λ₂）は、気体の屈折率
の分散、（ｎ₂−ｎ₁）、に気体の屈折度または気体によ
る測定レッグの光路長における変化の測定に要される相
対精度εを掛けたものよりも１桁、またはそれ以上小さ
い相対精度で、比の値ｌ₁／ｌ₂と同じである。ビーム１
０のｘ偏光成分は、ビーム１０のｙ偏光成分に対して量
ｆ₂だけシフトした発振周波数を有する。発振周波数ｆ₂
は、ドライバ６によって決定される。さらに、ビーム９
および１０のｘ成分の周波数シフトの方向は、同じであ
る。

【００４７】ビーム７および８はあるいは、１つより多
い波長を放射する単一レーザ供給源によって、あるいは
周波数２倍化、３倍化、４倍化、などを達成するための
光周波数倍化手段を組み合わされた単一レーザ供給源、
和の周波数生成または差の周波数生成を組み合わされ
た、異なる波長を有する２つのレーザ供給源、または２
つ以上の波長を有する光ビームを生成することのできる
いずれかの等価な供給源構成によって提供され得ること
が当業者に理解される。

【００４８】レーザ供給源は、例えば、当業者に公知の
種々の従来技術のいずれかにおいて安定化されるＨｅＮ
ｅなどの気体レーザである。例えば、Ｔ．Ｂａｅｒら、
「ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ
ｏｆａ０．６３３μｍＨｅ−Ｎｅ−ｌｏｎｇｉｔ
ｕｄｉｎａｌＺｅｅｍａｎＬａｓｅｒ」、Ａｐｐｌ
ｉｅｄＯｐｔｉｃｓ、第１９巻、３１７３〜３１７７
頁（１９８０年）；Ｂｕｒｇｗａｌｄら、米国特許第
３，８８９，２０７号、１９７５年６月１０日発行；お
よびＳａｎｄｓｔｒｏｍら、米国特許第３，６６２，２
７９号、１９７２年５月９日発行を参照のこと。あるい
は、レーザは、当業者に公知の種々の従来技術の１つに
おいて安定化されたダイオードレーザ周波数であり得
る。例えば、Ｔ．ＯｋｏｓｈｉおよびＫ．Ｋｉｋｕｃｈ
ｉ、「ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＳｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏ
ｎｏｆＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＬａｓｅｒｓ
ｆｏｒＨｅｔｅｒｏｄｙｎｅ−ｔｙｐｅＯｐｔｉ
ｃａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
ｓ」、ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＬｅｔｔｅｒｓ、第１６
巻、１７９〜１８１頁（１９８０年）、およびＳ．Ｙａ
ｍａｑｇｕｃｈｉおよびＭ．Ｓｕｚｕｋｉ、「Ｓｉｍｕ
ｌｔａｎｅｏｕｓＳｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆ
ｔｈｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄＰｏｗｅｒ
ｏｆａｎＡｌＧａＡｓＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏ
ｒＬａｓｅｒｂｙＵｓｅｏｆｔｈｅＯｐｔ
ｏｇａｌｖａｎｉｃＥｆｆｅｃｔｏｆＫｒｙｐｔ
ｏｎ」、ＩＥＥＥＪ．ＱｕａｎｔｕｍＥｌｅｃｒ
ｏｎｉｃｓ、第ＱＥ−１９巻、１５１４〜１５１９頁
（１９８３）を参照のこと。

【００４９】ビーム９およびビーム１０の２つの光周波
数が種々の周波数変調装置および／またはレーザのいず
れによっても生成され得ることもまた当業者に理解され
得る。（１）ゼーマンスプリットレーザの使用について
は、例えば、Ｂａｇｌｅｙら、米国特許第３，４５８，
２５９号、１９６９年７月２９日発行；Ｇ．Ｂｏｕｗｈ
ｕｉｓ、「ＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｅＭｉｔ
Ｇａｓｌａｓｅｒｓ」、Ｎｅｄ．Ｔ．Ｎａｔｕｕｒｋ、
第３４巻、２２５〜２３２頁（１９６８年８月）；Ｂａ
ｇｌｅｙら、米国特許第３，６５６，８５３号、１９７
２年４月１８日発行；およびＨ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ、
「Ｒｅｃｅｎｔｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃｍ
ｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｕｓｉｎｇｓｔａｂｉｌｉ
ｚｅｄｌａｓｅｒｓ」、ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＥｎｇ
ｉｎｅｅｒｉｎｇ、第６（２）巻、８７〜９４頁（１９
８４年）；（２）１組の音響光学ブラッグセルの使用に
ついて、例えば、Ｙ．ＯｈｔｓｕｋａおよびＫ．Ｉｔｏ
ｈ、「Ｔｗｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙＬａｓｅｒＩｎ
ｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｆｏｒＳｍａｌｌＤｉ
ｓｐｌａｃｅｍｅｎｔＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｉ
ｎａＬｏｗＦｒｅｑｕｅｎｃｙＲａｎｇｅ」、
ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ、第１８（２）巻、２１
９〜２２４頁（１９７９年）；Ｎ．Ｍａｓｓｉｅら、
「ＭｅａｓｕｒｉｎｇＬａｓｅｒＦｌｏｗＦｉｅ
ｌｄｓＷｉｔｈａ６４−ＣｈａｎｎｅｌＨｅｔ
ｅｒｏｄｙｎｅＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ」、Ａ
ｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ、第２２（１４）巻、２１
４１〜２１５１頁（１９８３年）；Ｙ．Ｏｈｔｓｕｋａ
およびＭ．Ｔｓｕｂｏｋａｗａ、「ＤｙｎａｍｉｃＴ
ｗｏ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔ
ｒｙｆｏｒＳｍａｌｌＤｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ
Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ”、Ｏｐｔｉｃｓａｎｄ
ＬａｓｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第１６巻、２５
〜２９頁（１９８４年）；Ｈ．Ｍａｔｓｕｍｏｔｏ、前
出；Ｐ．Ｄｉｒｋｓｅｎら、米国特許第５，４８５，２
７２号、１９９６年１月１６日発行；Ｎ．Ａ．Ｒｉｚａ
およびＭ．Ｍ．Ｋ．Ｈｏｗｌａｄｅｒ、「Ａｃｏｕｓｔ
ｏ−Ｏｐｔｉｃｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｇｅ
ｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔ
ｕｎａｂｌｅｌｏｗ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｉｇｎ
ａｌｓ」、Ｏｐｔ．Ｅｎｇ．、第３５（４）巻、９２０
〜９２５頁（１９９６年）；（３）単一音響光学ブラッ
グセルの使用については、例えば、Ｇ．Ｅ．Ｓｏｍｍａ
ｒｇｒｅｎ、同一人所有の米国特許第４，６８４，８２
８号、１９８７年８月４日発行；Ｇ．Ｅ．Ｓｏｍｍａｒ
ｇｒｅｎ、同一人所有の米国特許第４，６８７，９５８
号、１９８７年８月１８日発行；Ｐ．Ｄｉｒｋｓｅｎ
ら、前出；（４）ランダム偏光ＨｅＮｅレーザの２つの
長軸モードの使用については、例えば、Ｊ．Ｂ．Ｆｅｒ
ｇｕｓｏｎおよびＲ．Ｈ．Ｍｏｒｒｉｓ、「Ｓｉｎｇｌ
ｅＭｏｄｅＣｏｌｌａｐｓｅｉｎ６３２８ Å
ＨｅＮｅＬａｓｅｒｓ」、ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔ
ｉｃｓ、第１７（１８）巻、２９２４〜２９２９頁（１
９７８年）；または（５）レーザ内部の複屈折エレメン
トなどの使用については、例えば、Ｖ．Ｅｖｔｕｈｏｖ
およびＡ．Ｅ．Ｓｉｅｇｍａｎ、「Ａ ‘Ｔｗｉｓｔｅ
ｄ−Ｍｏｄｅ’ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＯｂｔａ
ｉｎｉｎｇＡｘｉａｌｌｙＵｎｉｆｏｒｍＥｎｅ
ｒｇｙＤｅｎｓｉｔｙｉｎａＬａｓｅｒＣａ
ｖｉｔｙ」、ＡｐｐｌｉｅｄＯｐｔｉｃｓ、第４
（１）巻、１４２〜１４３頁（１９６５年）、を参照の
こと。

【００５０】ビーム７および８の供給源のために使用さ
れる特定のデバイスは、それぞれビーム７および８の直
径および発散を決定する。ダイオードレーザなどのいく
つかの供給源について、以下のエレメントについての適
切な直径および発散を有するビーム７および８を提供す
るために従来の顕微鏡対物レンズなどの従来のビーム形
成光学を使用する必要がある可能性がある。例えば、供
給源がＨｅＮｅレーザである場合、ビーム形成光学は必
要でないこともある。

【００５１】ビーム９および／またはビーム１０のｘお
よびｙ偏光成分の両方が、本発明の範囲および趣旨を逸
脱せずに周波数シフトされ得、ここでｆ₁はビーム９の
ｘおよびｙ偏光成分の周波数における差のままであり、
そしてここでｆ₂はビーム１０のｘおよびｙ偏光成分の
周波数における差のままであることが当業者によってさ
らに理解される。干渉測定器およびレーザ供給源のアイ
ソレーションを向上させることは、一般にビームｘおよ
びｙ偏光成分の両方を周波数シフトさせることによって
可能であり、向上したアイソレーションの度合いは、周
波数シフトの生成のために使用される手段に依存する。

【００５２】次のステップにおいて、ビーム９は、ミラ
ー２５３Ａによって反射され、そして次にビーム９の一
部がビームスプリッタ２５３Ｂ、好ましくは非偏光タイ
プ、によって反射され、ビーム２１３の成分である、λ
₁成分になる。ビーム１０の一部は、ビームスプリッタ
２５３Ｂによって透過され、ビーム２１３の第２成分で
あるλ₂成分となり、ここでλ₂成分は、好ましくはλ₁
成分に平行で同一の広がりを有する。さらなるステップ
において、ビーム２１３は、干渉測定器２６０に伝播す
る。干渉測定器２６０は、ビーム２１３のλ₁成分の偏
光成分ｘおよびｙの間に位相シフト

【００５３】

【数１１】を、そしてビーム２１３のλ₂成分の偏光成分ｘおよび
ｙの間に位相シフト

【数１０】を導入するための光学手段を含む。位相シフト

【数７４】の大きさは、以下の式によって測定経路２９８の往復の
物理長Ｌに関連する

【数７５】ここで、ｐは多重通過干渉測定器についてのそれぞれの
基準および測定レッグを通る通過回数であり、そしてｎ
_jは端数ｋ_j＝（２π）／λ_jに対応する測定経路２９８
中の気体の屈折率である。位相オフセットζ_jは、測定
通過２９８または基準経路に関連しない位相シフト

【数７６】に対するすべての寄与を含む。

【００５４】図１ａにおいて示されるように、干渉測定
器２６０は、基準逆反射器２９５、対物逆反射器２９
６、１／４波位相リターデーション板２２１および２２
２、および偏光ビームスプリッタ２２３を含む。この構
成は、偏光マイケルソン干渉測定器として当業者に公知
であり、そしてｐ＝１を有する簡単な例として示され
る。

【００５５】式（２）は、１つの波長に対する経路およ
び第２の波長に対する経路が実質的に同じ広がりを有す
る場合に対して有効であり、第１の実施態様における本
発明の関数を最も簡単な方法で例示するように選ばれ
る。当業者にとって、２つの異なる波長に対するそれぞ
れの経路が実質的に同じ広がりを有さない場合への一般
化は、ストレートフォーワード方法である。

【００５６】距離測定干渉測定において非線形性を生成
する周期的エラー（Ｂｏｂｒｏｆｆによる引例論文参
照）は、式（２）において省略された。干渉測定器にお
ける分離されたビームおよび／または各光ビーム供給源
から干渉測定器への光ビームのための送達システムにお
ける分離されたビーム［Ｍ．Ｔａｎａｋａ、Ｔ．Ｙａｍ
ａｇａｍｉ、およびＫ．Ｎａｋａｙａｍａ、「Ｌｉｎｅ
ａｒｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｏｆＰｅｒｉｏ
ｄｉｃＥｒｒｏｒｉｎａＨｅｔｅｒｏｄｙｎｅ
ＬａｓｅｒＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒａｔ
ＳｕｂｎａｎｏｍｅｔｅｒＬｅｖｅｌｓ」、ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．ａｎｄＭｅａ
ｓ．、第３８（２）巻、５５２〜５５４頁、１９８９
年］および低減された偏光および／または周波数混合を
有する光ビーム供給源を使用するなどの当業者に公知の
技術が、周期的エラーを無視できるレベルに低減する
か、または周期的エラーの存在を補正するために使用さ
れ得る。

【００５７】干渉測定器２６０を通過した後、ビーム２
１３は位相シフトビーム２１５となり、位相シフトビー
ム２１５は偏光器２４４を通過し、好ましくはビーム２
１５の偏光成分ｘおよびｙを混合するように配向され
る。好ましくは、従来の２色ビームスプリッタ２８０
は、波長λ₁およびλ₂に対応するビーム２１５の部分を
それぞれビーム２１７および２１８に分離する。

【００５８】図１ａに示すような次の工程において、位
相シフトしたビーム２１７および２１８が、それぞれ光
検出器８５および８６に衝突し、好適には光電検出によ
って、２つの電気干渉信号、それぞれヘテロダイン信号
ｓ₁およびｓ₂となる。信号ｓ₁は、波長λ₁と対応し、信
号ｓ₂は、波長λ₂と対応する。信号ｓ_jは、ｓ_j＝Ａ_jｃｏｓ［α_j（ｔ）］、ただし、ｊ＝１および２（３）の形式を有する。ただし、時間依存性の独立変数α
_j（ｔ）は、

【数７７】によって与えられる。ヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ
₂は、それぞれ電子信号１０３および１０４として、デ
ジタルまたはアナログ形式のいずれか、好適にはデジタ
ル形式で、解析のため、電子プロセッサ１０９に送信さ
れる。

【００５９】ヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂を電子的に
処理するための好適な方法を、ｌ₁および／またはｌ₂が
低位整数でない場合について、本明細書中において提案
する。ｌ₁およびｌ₂が両方とも低位整数であり、相対精
度が最終用途によって出力データに課せられる必要な精
度を満たすのに十分であり、波長の比が比（ｌ₁／ｌ₂）
と一致する場合、ヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂を電子
的に処理するための好適な手順は、本発明の第１の好適
な実施態様の第２の変形例について、後に規定されるも
のと同じである。

【００６０】次に、図１ｂを参照すると、電子プロセッ
サ１０９は、さらに、電子プロセッサ１０９４Ａおよび
１０９４Ｂを備え、デジタルまたはアナログ信号処理の
いずれか、好適にはデジタル処理によって、例えば、デ
ジタルヒルベルト変換位相検波器等（「Ｐｈａｓｅ−ｌ
ｏｃｋｅｄｌｏｏｐｓ：ｔｈｅｏｒｙ，ｄｅｓｉ
ｇｎ，ａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」第２版、
ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ（ＮｅｗＹｏｒｋ）１９９
３、Ｒ．Ｅ．Ｂｅｓｔ著のセクション４．１．１．を参
照）のような、タイムベース位相検波ならびにドライバ
５および６の位相を用いて、それぞれ位相

【数７８】を決定する。

【００６１】ドライバ５および６の位相は、デジタルま
たはアナログ形式のいずれか、好適には、デジタル形式
で、電気信号、基準信号１０１および１０２のそれぞれ
によって電子プロセッサ１０９へと送信される。基準信
号１０１および１０２の代替である基準信号は、また、
光ピックオフ手段および検出器（図示せず）によって、
ビームスプリッタ、好適には、非偏光ビームスプリッタ
でビーム９および１０の部分を分割することによって生
成され得、分割されたビーム９の一部分およびビーム１
０の一部分を混合し、代替のヘテロダイン基準信号を生
成するように、混合された部分を検出する。

【００６２】再び図１ｂを参照すると、位相

【数７９】は、次に、それぞれ電子プロセッサ１０９５Ａおよび１
０９５Ｂにおいて、好適には、デジタル処理によって、
それぞれｌ₁／ｐおよびｌ₂／ｐで乗算され、それぞれ位
相

【数８０】となる。位相

【数８１】は、次に、好適にはデジタル処理によって、電子プロセ
ッサ１０９６Ａにおいて加算され、電子プロセッサ１０
９７Ａにおいて一方を他方から減算し、それぞれ位相

【００６３】

【数１２】およびΦを作成する。形式的には、

【００６４】

【数１３】で表される。位相

【数８２】およびΦは、信号１０５として、デジタルまたはアナロ
グ形式のいずれか、好適には、デジタル形式で、コンピ
ュータ１１０に送信される。

【００６５】真空を備える測定路について、位相Φは、
実質的に、逆反射体２９６の運動に起因するドップラー
シフトから独立した定数であるべきである。これは、電
気信号ｓ₁およびｓ₂によって経験される群遅延の違いの
ため、実際の場合とは、異なり得る。しばしば包絡線遅
延と呼ばれる群遅延は、周波数のパケットの遅延を記述
し、特定の周波数における群遅延は、特定の周波数にお
ける位相曲線の負の勾配として規定される（Ｈ．Ｊ．Ｂ
ｌｉｎｃｈｉｋｏｆｆおよびＡ．Ｉ．Ｚｖｅｒｅｖ「Ｆ
ｉｌｔｅｒｉｎｇｉｎｔｈｅＴｉｍｅａｎｄ
ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｏｍａｉｎｓ」セクション２．
６、１９７６（Ｗｉｌｅｙ、ＮｅｗＹｏｒｋ）参照の
こと）。位相Φが真空を備える測定路用の定数でない場
合、当業者にとって公知の技術が、定数からの位相Φの
出発点を補正するために、用いられ得る（Ｂｌｉｎｃｈ
ｉｋｏｆｆおよびＺｖｅｒｉｖ、前掲書を参照のこ
と）。Φにおいて影響する群遅延が検出され得るだけで
なく、また、真空を備える測定路について、トランスレ
ータ２６７によって生成される逆反射体２９６の異なる
変換速度の関数として、Φを測定することによって決定
され得ることに留意することが重要である。また、Φに
おいて影響する群遅延は、続いてのアナログ信号処理お
よび／またはアナログ・デジタル変換ダウンストリーム
について、信号ｓ₁およびｓ₂をアナログ信号として送信
することに対し、それぞれ検出器８５および８６内の光
検出器の可能な限りの近辺で、それぞれ信号ｓ₁および
ｓ₂のアナログ・デジタル変換を行い、続いてデジタル
信号処理を行うことにより、大きく減少し得ることに留
意することも重要である。

【００６６】特定の群遅延についての補正は、一般的
に、特定の群遅延を生成する処理要素の前または後、あ
るいは、部分的に前または部分的に後に、導入され得
る。

【００６７】ガスの屈折度（ｎ₁−１）は、以下の式を
用いて計算され得る。

【００６８】

【数１４】ただし、 χ＝（ｌ₁ｋ₁＋ｌ₂ｋ₂）／２（８）Ｋ＝（ｌ₁ｋ₁＋ｌ₂ｋ₂）／２（９）および

【００６９】

【数１５】であり、量Γは、実質的に環境条件およびガスの乱流か
ら独立している、ガスの逆分散能である。オフセット項
Ｑは、Ｑ＝ξ（Ｋ／χ）−Ｚ（１１）で規定される。ただし、

【００７０】

【数１６】である。

【００７１】 Γの値は、ガス組成の知見およびガス成分の波長依存屈
折度の知見から計算され得る。λ₁＝０．６３μｍ、λ₂
＝０．３２μｍ、標準大気の例において、Γ≒２４であ
る。

【００７２】さらに、式（７）は、好適な構成である、
１つの波長における光ビーム用の結合路が、実質的に第
２の波長における光ビーム用の結合路と同じ広がりを有
する場合について有効であり、これはさらに最も単純な
様式で本発明の機能を示すのに役立つ。当業者にとっ
て、１つの波長における光ビーム用の結合路が、実質的
に、第２の波長における光ビーム用の結合路と同じ広が
りを有する場合への一般化は、単純な手順である。

【００７３】距離を測定する干渉測定に関する用途につ
いては、ヘテロダイン位相

【数８３】およびΦが用いられ得、以下の公式を用いて、距離測定
干渉計の測定路内のガスの屈折率の影響から独立してい
る、物理的な距離Ｌが規定される。

【００７４】

【数１７】波長の比は、式（８）および（９）からの（Ｋ／χ）の
項で表され得、結果は、

【００７５】

【数１８】となる。

【００７６】

【数１９】の条件で動作する場合、位相Φおよび

【数８４】の比は、

【００７７】

【数２０】の近似値を有する。従って、第１の好適な実施態様の場
合について、波長の比（λ₁／λ₂）が既知の近似の比の
値ｌ₁／ｌ₂（式（１）参照）を有する。ただし、ｌ₁お
よびｌ₂が整数および非整数の値をとり得、波長の比
（λ₁／λ₂）が、ガスの屈折率の分散（ｎ₂−ｎ₁）にガ
スの屈折率またはガスに起因する測定レッグの光路長の
変化の測定のために必要な相対精度εを掛けた値よりも
１桁、またはそれ以上小さい相対精度においては、比の
値ｌ₁／ｌ₂と同じである。この相対精度は、不等式によ
って、形式的に表される。

【００７８】

【数２１】式（７）および（１４）は、それぞれ、

【００７９】

【数２２】のより単純な形式に戻る。また、ｎ₂について、ｎ₁の代
わりに、あるいは、ｎ₁に加えて、Ｌについて同様の計
算を行うことは、当業者にとって明らかである。

【００８０】（ｎ₂−１）＝（ｎ₁−１）（１＋１／Γ）（２１）次の工程において、電子的処理手段１０９は、

【数８５】およびΦを、電子信号１０５として、デジタルまたはア
ナログ形式のいずれか、好適には、デジタル形式で、
（ｎ₁−１）および／またはＬの計算のために、コンピ
ュータ１１０に送信する。（１／ｌ₁）Φにおける位相
冗長の解消が、それぞれ式（１９）または（２０）のい
ずれかを用いる、（ｎ₁−１）または、ガスに起因する
Ｌの変化のいずれかの計算に必要である。さらに、

【数８６】における位相冗長の解消が、式を用いるＬの計算に必要
であり、

【数８７】における位相冗長の解消が、χが時間によって変化する
場合、式（２０）を用いる変化Ｌの計算に必要である。

【００８１】（１／ｌ₁）Φを備える同等の波長は、波
長λ₁およびλ₂のいずれよりもかなり大きく、結果とし
て、（１／ｌ₁）Φにおける位相冗長の解消について実
現される手順を、大幅に簡略化する。（１／ｌ₁）Φに
ついて同等の波長

【００８２】

【数２３】は、

【００８３】

【数２４】である。λ₁＝０．６３μｍ、λ₂＝０．３２μｍ、標準
大気について（ｎ₂−ｎ₁）≒１×１０^-5の例において、
式（２２）によって与えられる同等の波長は、

【００８４】

【数２５】である。

【００８５】いくつかの手順のうち、任意の１つが容易
に用いられ得、式（２２）によって表される同等の波長
を与えられ、（１／ｌ₁）Φにおける位相冗長を解消す
る。測定路における変化が、干渉測定的に測定され得る
用途について、測定路における変化を測定するために用
いられる、距離測定干渉計に基づく用途の一例の特徴と
して、干渉計２６０の可動逆反射体２９６が、トランス
レータ２６７によって、所与の長さおよび記録された
（１／ｌ₁）Φにおける付随する変化について制御され
た様式で走査され得る。記録された（１／ｌ₁）Φにお
ける変化および走査された長さから、

【数８８】における変化によって記録されたように、同等の波長

【００８６】

【数２６】が、計算され得る。同等の波長

【００８７】

【数２７】について計算された値で、同等の波長

【００８８】

【数２８】についての比較的大きい値の点において、（１／ｌ₁）
Φにおける位相冗長は、容易に解消され得る。

【００８９】屈折度および／または測定レッグのガスに
起因する光路長の変化が決定され、逆反射体２９６が、
上記の段落において考慮したような、走査能力を有さな
い用途について、他の手順が（１／ｌ₁）Φの位相冗長
の解消のために利用可能である。１つの手順が、用いら
れ得、逆反射体または測定路２９８の一連の位置に挿入
される一連の逆反射体の使用に基づき、（１／ｌ₁）Φ
における位相冗長を解消する。一連の位置のそれぞれに
おける逆反射体は、逆反射体２９６と同じ機能を果た
し、挿入された逆反射体の一連の位置のそれぞれの測定
レッグ用の往復物理長Ｌが、等比数列を形成する。一連
の位置における、最小の、または第１の物理長は、（１
／ｌ₁）Φの初期値が既知である、相対精度によって割
られた、近似的にλ₁／［４（ｎ₂−ｎ₁）］である。一
連の位置の第２の位置の往復物理長は、ほぼ、一連の位
置の第１の位置を用いてΦが測定される、相対精度によ
って割られた、一連の位置の第１の位置の往復物理長で
ある。これは、等比数列の手順、すなわち、等比数列を
形成する往復物理長の結果のシーケンスであり、一連の
位置における位置の数が１ずつ増加する場合、屈折度ま
たはガスの屈折度に起因する光路長の変化を測定するた
めに用いられる逆反射体２９６の往復物理長が越えられ
るまで続けられる。

【００９０】第３の手順は、一連の既知の波長のソース
（図１ａおよび１ｂには図示せず）を用いることおよび
これらの波長についてのΦの測定に基づく。位相冗長の
解消のために必要な既知の波長の数は、

【００９１】

【数２９】について、式（２２）によって与えられる比較的大きな
値のため、一般的に小さいセットを備える。

【００９２】（１／ｌ₁）Φにおける位相冗長を解消す
る他の手順は、（１／ｌ₁）Φにおける変化を、測定路
９８がガスで充満している状態から空の状態に変化する
間（真空チャンバおよびポンプ、ならびに必要なガス取
り扱いシステムは、図１ａおよび１ｂには図示せず）、
観察することである。通常、屈折度の絶対値、およびガ
ス圧を非ゼロ値から真空に変化することに部分的に基づ
く、ガスの屈折度に起因する光路長の変化の測定におけ
る問題点は、式（２２）によって表される（１／ｌ₁）
Φの比較的大きい同等の波長のため、第１の好適な実施
態様には、存在しない。

【００９３】

【数８９】における位相冗長の解消は、必要である場合、本発明の
第４の実施態様およびその変形例において、必要な

【数９０】における位相冗長の解消について、続いての説明と同様
の問題点がある。結果として、第４の実施態様およびそ
の変形例について、

【数９１】における位相冗長の解消について説明する手順は、

【数９２】における位相冗長の解消の使用に適合され得る。

【００９４】式（１９）および（２０）に存在し、式
（２）および（１１）において規定される、ζ₁および
／またはＱを有するオフセット項は、χが時間によって
変化するかどうか、屈折度または／および長さＬがそれ
ぞれ決定されるべきかどうか、あるいは、屈折度または
／および長さＬの変化がそれぞれ決定されるべきかどう
かに依存する、決定および／または観測のあるコンビネ
ーションが必要な項である。必要なζ₁および／または
Ｑの決定ならびに／あるいは観測は、本発明の第２およ
び４の実施態様ならびにその変形例において、ζ₃およ
び／またはＱの決定ならびに／あるいは観測について、
続いて説明するのと同様の問題点がある。結果として、
本発明の第２および４の実施態様ならびにその変形例に
ついて、ζ₃および／またはＱの決定ならびに／あるい
は観測について説明する手順は、必要とされるようなζ
₁および／またはＱの決定ならびに／あるいは観測につ
いての第１の実施態様の使用に適合され得る。

【００９５】第１の好適な実施態様の第１の変形例が、
開示され、第１の実施態様の第１の変形例の装置の説明
は、第１の実施態様の装置について示された説明と、図
１ａに示す第１の実施態様のビーム２１７および２１８
の検出についての説明を除いて、同じである。第１の実
施態様の第１の変形例において、ビーム２１７の第１の
部分は、検出器（図示せず）によって検出され、ｓ₁に
比例した信号、すなわちａｓ₁（ただし、ａは定数）を
作成し、ビーム２１８、ならびにビーム２１７の第２の
部分は、第２の単一の検出器（図示せず）によって検出
され、信号Ｓ_b1+2＝ｂｓ₁＋ｓ₂（ただし、ｂは定数）を
作成する。ヘテロダイン信号ａｓ₁およびＳ_b1+2は、デ
ジタルまたはアナログ形式のいずれか、好適には、デジ
タル形式で、それぞれ、電子信号１１０３および１１０
４として、解析のため線図形式で図１ｃに示す電子プロ
セッサ１０９Ａに送信される。

【００９６】次に図１ｃを参照すると、電子プロセッサ
１０９Ａは、好適には、英数字で符号を割り当てられた
要素を備え、英数字符号のうちの数字の構成要素は、要
素の機能、すなわち、図１ｂに表す第１の実施態様の電
子的処理要素について説明したのと同じ数字の構成要素
／機能組み合わせを示す。位相

【数９３】およびΦについて、Ｓ_b1+2を備えるヘテロダイン信号ｂ
ｓ₁およびｓ₂の処理において、電子プロセッサ１０９Ａ
によって行われる工程の説明は、第１の実施態様のヘテ
ロダイン信号ｓ₁およびｓ₂の処理における、電子プロセ
ッサ１０９によって行われる工程の説明の、要素の英数
字符号のうちの数字の構成要素による、対応する部分と
同じである。電子プロセッサ１０９Ａによる、位相

【数９４】についてのヘテロダイン信号ａｓ₁の処理においての工
程の説明は、電子プロセッサ１０９によって行われる、
第１の実施態様のヘテロダイン信号ｓ₁の処理の工程の
説明の、要素の英数字符号のうちの数字の構成要素によ
る、対応する部分と同じである。

【００９７】電子プロセッサ１０９Ａによって作成され
る位相

【数９５】およびΦは、形式的には、第２の実施態様の電子プロセ
ッサ１０９によって作成される、位相

【数９６】およびΦとそれぞれ同じ特性を有する。

【００９８】有意な特徴となり得る第１の実施態様の第
１の変形例の特徴は、単一検出器による、ヘテロダイン
信号ｂｓ₁およびｓ₂を作成する光ビームの検出である。
第１の実施態様の第１の変形例における、単一検出器を
用いるという特徴が、第１の実施態様における、可能な
特定の群遅延の違いの影響の減少または消去において、
重要となり得ることが当業者にとって明らかである。第
１の実施態様の第１の変形例の残りの説明は、第１の実
施態様について与えられた説明の対応する部分と同じで
ある。

【００９９】第１の好適な実施態様の第２の変形例が、
開示され、第１の実施態様の第２の変形例の装置の説明
は、第１の実施態様の装置について与えられた説明と、
図１ａに示す、ドライバ５および６のそれぞれの周波数
ｆ₁およびｆ₂についてを除いて、同じである。第１の実
施態様の第２の変形例において、２つのドライバ５およ
び６の周波数は、同じ、すなわち、ｆ₁＝ｆ₂である。第
１の実施態様の第２の変形例のこの特徴は、第１の実施
態様において、ｆ₁≠ｆ₂から生じる群遅延の違いの影響
を消去する。第１の実施態様の第２の変形例の残りの説
明は、第１の好適な実施態様について与えられた説明の
対応する部分と同じである。

【０１００】次に、図１ａおよび１ｂを参照すると、測
定路内のガスの屈折度および／またはガスに起因する測
定路の光路長の変化の測定ならびに観測のための、本発
明の第１の好適な実施態様の第３の変形例が、線図形式
で表される。ガスの屈折率および測定路の物理長のいず
れかあるいは両方が、変化し得、採用される光源の安定
性が、十分であり、採用される光源によって生成される
光ビームの波長が、最終的な最終用途によって出力デー
タに課される必要な精度を満たすのに十分な相対精度と
調和関係にある。波長がほぼ調和関係にある状態は、比
（ｌ₁／ｌ₂）が低位非ゼロ整数の比（ｐ₁／ｐ₂）として
表現可能である、すなわち、

【０１０１】

【数３０】である、第１の実施態様の特別な場合に対応する。

【０１０２】第１の実施態様の第２の変形例について、
光ビーム９および１０のソースならびに光ビーム９およ
び１０の説明は、第１の実施態様について与えられた、
光ビーム９および１０のソースならびに光ビーム９およ
び１０の説明と同じであるが、波長が最終的な最終用途
によって出力データに課される必要な精度を満たすのに
十分な相対精度と調和関係にあるという付加的な必要条
件がある。図１ａに表す第１の実施態様の第２の変形例
についての装置の説明は、第１の実施態様について与え
られた説明の対応する部分と同じである。

【０１０３】次に、図１ｄを参照すると、電子的処理手
段１０９Ｂは、好適には、手段１０９２Ａおよび１０９
２Ｂを備え、ヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂のそれぞれ
の時間依存性の独立変数α₁（ｔ）およびα₂（ｔ）を、
それぞれ係数ｐ₁およびｐ₂によって、それぞれ、電子的
に乗算し、

【０１０４】

【数３１】の形式を有する、２つの修正されたヘテロダイン信号

【０１０５】

【数３２】を作成する。乗算は、信号適合化に続く電子的フィルタ
リングのような、この技術において周知の従来の周波数
乗算技術のうちの任意の１つによって、達成され得る。

【０１０６】再び図１ｄを参照すると、電子的処理手段
１０９Ｂは、好適には、手段１０９５Ｅを備え、アナロ
グまたはデジタル処理のいずれか、好適にはデジタル処
理として、修正されたヘテロダイン信号

【０１０７】

【数３３】を電子的に乗算し、

【０１０８】

【数３４】の数学的形式を有するスーパーヘテロダイン信号

【０１０９】

【数３５】を作成する。スーパーヘテロダイン信号

【０１１０】

【数３６】は、抑圧キャリヤを有する２つの側波帯を備え、

【０１１１】

【数３７】と書き直され得る。ただし、

【０１１２】

【数３８】である。従って、スーパーヘテロダイン信号

【０１１３】

【数３９】は、等しい振幅の２つの側波帯

【０１１４】

【数４０】を備え、１つの側波帯が、周波数

【０１１５】

【数４１】および位相

【０１１６】

【数４２】を有し、第２の側波帯が、周波数

【０１１７】

【数４３】および位相

【０１１８】

【数４４】を有する。

【０１１９】さらにもう１度、図１ｄを参照すると、電
子プロセッサ１０９Ｂは、好適には、プロセッサ１０９
３Ａを備え、フィルタリングまたは任意の、周波数的に
分離された２つの信号を分離するための同様の技術を用
いて、２つの側波帯信号

【０１２０】

【数４５】を分離する。第１の実施態様の第３の変形例の残りの説
明において続いて説明されるように、スーパーヘテロダ
イン信号の、より低い周波数側波帯の周波数

【０１２１】

【数４６】は、スーパーヘテロダイン信号の、より高い周波数側波
帯の周波数

【０１２２】

【数４７】より非常に小さくなり得、プロセッサ１０９３Ａの分離
するタスクを大幅に簡略化する。電子プロセッサ１０９
Ｂは、さらに、プロセッサ１０９４Ｆおよび１０９４Ｇ
を備え、ヒルベルト変換位相検波器（「Ｐｈａｓｅ−ｌ
ｏｃｋｅｄｌｏｏｐｓ：ｔｈｅｏｒｙ，ｄｅｓｉ
ｇｎ，ａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」Ｒ．Ｅ．
Ｂｅｓｔ、前掲書、セクション４．１．１．を参照）の
ような、タイムベース位相検波など、ならびにドライバ
５および６の位相を用いて、位相

【０１２３】

【数４８】を決定する。

【０１２４】ドライバ５および６の位相は、それぞれ、
基準信号１０１および１０２として用いるために、デジ
タルまたはアナログ形式のいずれか、好適には、デジタ
ル形式で、電気信号として電子プロセッサ１０９Ｂに送
信される。位相感知検波による位相

【０１２５】

【数４９】の決定のための基準信号は、基準信号１０１および１０
２ならびに高域および低域フィルタリングを混合するこ
とによって、それぞれ生成される。電子プロセッサ１０
９Ｂは、さらにプロセッサ１０９４Ａを備え、位相シフ
ト

【数９７】を、タイムベース位相検波等を用いて決定する。基準信
号１０１は、位相感知検波において基準信号として役立
つ。

【０１２６】基準信号１０１および１０２の代替である
基準信号は、また、光ピックオフ手段および検出器（図
示せず）によって、ビームスプリッタ、好適には、非偏
光ビームスプリッタでビーム９および１０の部分を分割
し、分割されたビーム９の一部分およびビーム１０の一
部分を混合し、ヘテロダイン基準信号を生成するよう
に、混合された部分を検出することによって、生成され
得る。

【０１２７】第１の実施態様の第３の変形例の量

【０１２８】

【数５０】は、形式的には、それぞれ、第１の実施態様の

【数９８】、Φ、ξ、およびＺと同じである(ｌ₁＝ｐ₁およびｌ₂＝
ｐ₂)。従って、測定路内のガスの屈折度（ｎ₁−１）ま
たはガスに起因するＬの変化は、第１の実施態様の第３
の変形例において、この段落に記載した既知の関係を用
いること、ならびに式（１１）、（１２）、（１３）、
（１９）、および（２０）を用いることによって得られ
る他の量を用いて、表され得る（式（２４）に記載のｌ
₁＝ｐ₁およびｌ₂＝ｐ₂）。

【０１２９】本発明の好適な実施態様は、第１の実施態
様の第３の変形例の説明において開示され、第１の実施
態様の第３の変形例の利点は、以下の説明によってより
明らかになる。式（７）による屈折度の計算または式
（１４）による光路におけるガスの屈折度の影響の計算
から、スーパーヘテロダイン側波帯位相

【０１３０】

【数５１】が決定されるべき、必要な精度は、波数Ｋおよびχの値
に関連することが明らかである。周波数

【０１３１】

【数５２】が、周波数

【０１３２】

【数５３】と比べてずっと小さい場合において、一般的に、より低
い周波数の電子信号の位相を高い分解能で計算するのが
より容易であるので、一般的に、スーパーヘテロダイン
側波帯位相

【０１３３】

【数５４】の高精度測定に依存することが、最も有益である。これ
は、本発明の装置において、式（１６）によって、波数
Ｋおよびχが関連する場合、容易に達成され、式（１
９）による屈折度の計算、または式（２０）による光路
におけるガスの屈折度の影響の計算は、実質的に、スー
パーヘテロダイン側波帯位相

【０１３４】

【数５５】を有さない。さらに、スーパーヘテロダイン側波帯位相

【０１３５】

【数５６】の大きさは、スーパーヘテロダイン側波帯位相

【０１３６】

【数５７】より小さく、式（１７）によって表される、約（ｎ₂−
ｎ₁）／（ｎ₂＋ｎ₁）倍だけ少ない。これは、一般的
に、特に、２６７におけるように、干渉測定装置に接続
され得るマイクロリソグラフ装置において、一般に遭遇
する移動物体について、式（７）および（１４）に表れ
る量

【数９９】の位相検波精度を改良する。

【０１３７】式（１８）は、また、第１の実施態様の第３の変形例
について、ソース１および２の位相がロックされる必要
がないという結論の基礎を形成する。式（１８）は、実
際には、ソース１および２についての位相のロックの必
要性という観点からは、弱い条件である。例として、ガ
スの屈折度（ｎ₁−１）の測定について、ε≒３×１０
^-6の望ましい精度を考え、ガスに起因する測定レッグの
光路長の変化について、距離測定干渉計における約１×
１０^-9の相対距離測定精度に対応する。（ｎ₁−１）≒
３×１０^-4および（ｎ₂−ｎ₁）≒１×１０^-5を考える。
例えば、波長λ₁およびλ₂の代わりに、それぞれ、ソー
ス周波数ν₁およびν₂によって書き込まれる、式（１
８）によって表される条件は、

【０１３８】

【数５８】である。スペクトルの可視部分におけるソース波長につ
いて、ならびにｐ₁およびｐ₂の低位整数について、式
（３４）は、

【０１３９】

【数５９】の条件に変換される。式（３５）に表される結果は、明
らかに、位相がロックされた条件と比べると、ソース１
および２の周波数において、かなり非限定的な条件であ
る。

【０１４０】第１の実施態様の第３の変形例の残りの説
明は、第１の実施態様について与えられた説明の対応す
る部分と同じである。

【０１４１】本発明の趣旨および範囲から逸脱すること
なしに、第１の実施態様の第３の変形例について、代替
のデータ処理が考えられ得ることが、当業者によって認
識される。例えば、それぞれ、係数ｐ₂およびｐ₁によ
る、ヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂の時間依存性の独立
変数α₁（ｔ）およびα₂（ｔ）をそれぞれ電子的に分割
することによって修正されたヘテロダイン信号を生成
し、

【０１４２】

【数６０】の形式を有する２つの修正されたヘテロダイン信号

【０１４３】

【数６１】を作成することが有用であることが分かり得る。分割
は、位相をロックしたループを用いること、または独立
変数が２で割られている信号の１つおきのゼロ交差にお
いてサインを変える矩形波信号を生成すること等の、当
該技術分野において周知の従来の周波数分割技術のうち
の任意の１つによって、達成され得る。修正されたヘテ
ロダイン信号

【０１４４】

【数６２】に基づく第１の実施態様の変形例の続いての説明は、修
正されたヘテロダイン信号

【０１４５】

【数６３】に基づく第１の実施態様の第３の変形例の説明の対応す
る部分と同じである。

【０１４６】本発明の趣旨および範囲から逸脱すること
なしに、第１の好適な実施態様の第３の変形例につい
て、考えられ得る他の代替のデータ処理は、第１の実施
態様の第３の変形例におけるような乗算ではなく、修正
されたヘテロダイン信号

【０１４７】

【数６４】の加算であり、結果として、

【０１４８】

【数６５】の式になる。スーパーヘテロダイン信号は、二乗検波の
ような、当該分野において周知の従来技術によって、ま
たは信号調整（ｓｉｇｎａｌｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉ
ｏｎ）によって、（Ｄａｎｄｌｉｋｅｒら、前掲書、Ｒ
ｅｄｍａｎとＷａｌｌ、前掲書参照）Ｓ_Aから得られ
る。さらに、

【０１４９】

【数６６】の他の代替の信号は、位相感知検波を用いることを通じ
て、（ｓ₁＋ｓ₂）^p+qの二項展開式における適切な項を
選択することによって、生成され得る。

【０１５０】次に、図２ａ〜２ｆを参照すると、測定路
内のガスの屈折度および／またはガスに起因する測定路
の光路長の変化を測定および観測するための、本発明の
好適な第２の実施態様を線図形式で表す。ガスの屈折率
および測定路の物理長のいずれかまたは両方が、変化し
得、採用される光源の安定性が、十分であり、採用され
る光源によって生成される光ビームの波長の比が、最終
的な最終用途によって出力データに課される必要な精度
を満たすのに十分な相対精度で、既知の比の値と一致す
る。

【０１５１】ヘテロダイン信号ｓ₃およびｓ₄を電子的に
処理する好適な方法は、本明細書中において、ｌ₁およ
び／またはｌ₂が低位整数でない場合について、表され
ている。ｌ₁およびｌ₂が両方とも低位整数であり、最終
用途によって出力データに課せられる必要な精度を満た
すのに十分な相対精度であり、波長の比が比（ｌ₁／
ｌ₂）と一致する場合、ヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂
を電子的に処理するための好適な手順は、本発明の第１
の好適な実施態様の第２の変形例について、続いて規定
されるものと同じである。

【０１５２】第１の実施態様は、偏光マイケルソン干渉
計を備え、本発明の第２の好適な実施態様は、示差平面
ミラー干渉計のセットを備え、示差平面ミラー干渉計
は、集積回路のマイクロリソグラフ製造の必要条件を満
たす。第２の実施態様についての光ビーム９および１０
のソースならびに光ビーム９および１０の説明は、本発
明の第１の好適な実施態様について与えられた光ビーム
９および１０のソースならびに光ビーム９および１０の
説明と同じである。

【０１５３】図２ａに示すように、ビーム９は、示差平
面ミラー干渉計６９に入射し、ビーム１０は、ミラー５
４によって、示差平面ミラー干渉計７０に入射するビー
ム１２として反射される。示差平面ミラー干渉計６９お
よび７０、ビームスプリッタ６５、および外部ミラーシ
ステム９０によって備え付けられる外部ミラーは、ビー
ム９のｘおよびｙ成分の間の位相シフト

【数１００】およびビーム１２のｘおよびｙ成分の間の位相シフト

【数１０１】を導入する干渉測定手段を備える。

【０１５４】示差平面ミラー干渉計は、２つの外部平面
ミラーの間の光路の変化を測定する。さらに、干渉計ビ
ーム分割キューブおよび関連の光学的構成要素において
起こり得る熱的および機械的かく乱に対して、非感受性
である。図２ｂに示すように、示差平面ミラー干渉計６
９は、４つの射出／戻りビーム１７、２５、１１７、お
よび１２５を有する。ビーム９の１つの周波数成分から
生じるビーム１７および２５は、１つの測定レッグを備
え、ビーム９の第２の周波数成分から生じるビーム１１
７および１２５は、第２の測定レッグを備える。ビーム
９の第１の周波数成分が単一の源であるビームを、図２
ｂにおいて、波線で示し、ビーム９の第２の周波数成分
が単一の源であるビームを、図２ｂにおいて、点線で示
す。

【０１５５】図２ｃに示すように、示差平面ミラー干渉
計７０は、４つの射出／戻りビーム１８、２６、１１
８、および１２６を有する。ビーム１２の１つの周波数
成分から生じるビーム１８および２６は、１つの測定レ
ッグを備え、ビーム１２の第２の周波数成分から生じる
ビーム１１８および１２６は、第２の測定レッグを備え
る。ビーム１２の第１の周波数成分が単一の源であるビ
ームを、図２ｃにおいて、波線で示し、ビーム１２の第
２の周波数成分が単一の源であるビームを、図２ｃにお
いて、点線で示す。

【０１５６】ビーム１７、２５、１１７、および１２５
は、ビームスプリッタ６５に入射し、コーティング６
６、好適には、二色性コーティングによって、それぞ
れ、ビームＥ１７、Ｅ２５、Ｅ１１７、およびＥ１２５
として送信される。ビームＥ１７、Ｅ２５、Ｅ１１７、
およびＥ１２５は、図２ｄに示すように、外部ミラーシ
ステム９０に入射し、図２ｂに示すビーム２７および１
２７になる。ビーム１２７および２７は、それぞれ、波
長λ₁における、外部ミラーシステム９０の測定路内の
ガスを通じる光路長について、および基準路を通じる光
路長についての情報を含む。同様に、ビーム１８、２
６、１１８、および１２６は、ビームスプリッタ６５に
入射し、それぞれビームＥ１８、Ｅ２６、Ｅ１１８、お
よびＥ１２６として、二色性コーティング６６によって
反射される。ビームＥ１８、Ｅ２６、Ｅ１１８、および
Ｅ１２６は、図２ｅに示すように、外部ミラーシステム
９０に入射し、図２ｃに示すビーム２８および１２８に
なる。ビーム１２８は、波長λ₂における、外部ミラー
システム９０の測定路内のガスを通じる光路長について
の情報を含み、ビーム２８は、波長λ₂における、基準
路を通じる光路長についての情報を含む。

【０１５７】図２ｂにおいて、ビーム２７は、ミラー６
３Ｂによって反射され、その一部分が、好適には非偏光
タイプの、ビームスプリッタ６３Ａによって反射され、
ビーム２９の一成分となる。ビーム１２７の一部分は、
ビームスプリッタ６３Ａによって伝達され、ビーム２９
の第２の成分となる。ビーム２９は、混合ビームであ
り、ビーム２９の第１および第２の成分は、同じ直線偏
光を有する。ビーム２９は、示差平面ミラー干渉計６９
から、射出する。

【０１５８】図２ｃを参照すると、ビーム２８は、ミラ
ー５８Ｂによって反射され、その一部分が、好適には非
偏光ビームスプリッタである、ビームスプリッタ５８Ａ
によって反射され、ビーム３０の第１の成分となる。ビ
ーム１２８の一部分は、ビームスプリッタ５８Ａによっ
て伝達され、ビーム３０の第２の成分となる。ビーム３
０は、混合ビームであり、ビーム３０の第１および第２
の成分は、同じ直線偏光を有する。

【０１５９】位相シフト

【数１０２】の大きさは、以下の式による、測定路９８の路ｉ、およ
び図２ａ〜図２ｅに示す基準路の往復物理長の間の差Ｌ
_iに関連する。

【０１６０】

【数６７】ただし、ｎ_jiは、波数ｋ_jに対応する、測定路９８の路
ｉ内のガスの屈折率である。Ｌ_iの公称値は、外部ミラ
ーシステム９０内のミラー表面９５および９６の空間的
間隔の２倍に相当する（図２ｄおよび２ｅ参照）。位相
オフセットζ_jが、測定路９８または基準路に関連しな
い位相シフト

【数１０３】への全ての寄与を含む。図２ａ〜２ｅにおいて、示差平
面ミラー干渉計６９および７０、ビームスプリッタ６
５、ならびに外部ミラーシステム９０が構成され、本発
明の第２の好適な実施態様の装置の機能を最も単純な様
式で示すように、ｐ＝２である。

【０１６１】式（３８）は、１つの波長用の路および第
２の波長用の路が、実質的に同じ広がりを有する場合、
すなわち、第２の実施態様における本発明の機能を最も
単純な様式で示すために選択された場合について有効で
ある。当業者にとって、２つの異なる波長用のそれぞれ
の路が、実質的に同じ広がりを有しない場合への一般化
は、単純な手順である。

【０１６２】距離測定干渉計（引用したＢｏｂｒｏｆｆ
による記事を参照）において、非線形性を生成する周期
的誤差（ｃｙｃｌｉｃｅｒｒｏｒ）が、式（３８）に
おいて省略されていた。周期的誤差の無視できるレベル
までの削減について、または周期的誤差が存在すること
の補正についてのいずれかの、当業者にとって公知の技
術の説明は、第１の好適な実施態様について与えられた
説明の対応する部分と同じである。

【０１６３】図２ａに示すように、次の工程において、
位相シフトしたビーム２９および３０は、それぞれ、光
検出器１８５および１８６に衝突し、好適には、光電検
出によって、２つの電気干渉信号、それぞれ、ヘテロダ
イン信号ｓ₃およびｓ₄となる。信号ｓ₃は、波長λ₁に対
応し、信号ｓ₄は、波長λ₂に対応する。信号ｓ_jは、式
（３）によって表される形式と同じ形式を有する（ｊ＝
３および４）。ヘテロダイン信号ｓ₃およびｓ₄は、解析
のため、それぞれ、電子信号２０３および２０４とし
て、デジタルおよびアナログ形式のいずれか、好適に
は、デジタル形式で、電子プロセッサ２０９に送信され
る。

【０１６４】次に、図２ｆを参照すると、電子プロセッ
サ２０９は、好適には、英数字で符号を割り当てられた
要素を備え、英数字符号のうちの数字の構成要素は、要
素の機能、すなわち、図１ｂに示す第１の実施態様の電
子的処理要素について説明したのと同じ数字の構成要素
／機能組み合わせを示す。位相

【数１０４】およびΦについて、電子プロセッサ２０９によるヘテロ
ダイン信号ｓ₃およびｓ₄の処理の工程の説明は、第１の
実施態様のヘテロダイン信号ｓ₁およびｓ₂の電子プロセ
ッサ１０９による処理の工程の説明の、要素の英数字符
号のうちの数字の構成要素による、対応する部分と同じ
である。

【０１６５】電子プロセッサ２０９によって作成される
位相

【数１０５】およびΦは、形式的には、第１の実施態様の電子プロセ
ッサ１０９によって作成される、位相

【数１０６】およびΦとそれぞれ同じ特性を有する。従って、ガスの
屈折度（ｎ₁−１）および測定路内のガスに起因するＬ
の変化は、この段階に記載された既知の関係を用いるこ
とによって、ならびに式（１９）および（２０）を用い
ることによって、第２の実施態様において得られる他の
量を用いて表され得る。

【０１６６】

【数１０７】における位相冗長の解消は、式（２０）を用いるＬの計
算において必要であり、

【数１０８】における位相冗長の解消は、χが時間で変化する場合、
式（２０）を用いる変化Ｌの計算に必要である。

【数１０９】における位相冗長の解消は、必要である場合、本発明の
第４の実施態様において、

【数１１０】における位相冗長の解消について、続いて説明されるの
と同様の問題点がある。結果として、第４の実施態様に
ついて、

【数１１１】における位相冗長の解消について説明される手順は、

【数１１２】における位相冗長の解消において、用いられるために適
合され得る。

【０１６７】式（１９）および（２０）に存在し、式
（２）および（１１）において規定される、ζ₃および
Ｑを有するオフセット項は、屈折度（ｎ₁−１）および
／またはＬが測定されるかどうか、屈折度（ｎ₁−１）
および／またはＬの変化が測定されるかどうか、ζ₃お
よび／またはＱが時間によって変化するかどうか、なら
びに／あるいはχが時間によって変化するかどうかに依
存する決定および観測を必要とし得る項である。ζ₃お
よびＱの決定についての１つの手順は、外部ミラーシス
テム９０のミラー９１を、波長λ₁およびλ₂の両方の反
射表面になるようにコートされた、ミラー９１の表面９
３に対応する表面Ｒ９３を有するミラーＲ９１（図２ｄ
および２ｅには図示せず）と替えること、ならびに

【数１１３】およびΦの結果の値を測定することに基づく。

【数１１４】およびΦの結果の値が、それぞれ、

【数１１５】およびΦ_Rとなるようにする。量ζ₃およびＱは、以下の
式によって式（２）および（１９）から明白なように、
それぞれ、

【数１１６】およびΦ_Rに関連する。

【０１６８】

【数１１７】 ζ₃およびＱへの非電子的な寄与は、示差平面ミラー干
渉計６９および７０、ビームスプリッタ６５、および外
部ミラーシステム９０において起こる大幅なレベルの補
正のため、時間的に、実質的に一定であるべきである。
ζ₃およびＱへの電子的な寄与は、純粋に電子的手段
（図示せず）によって観測され得る。

【０１６９】第２の好適な実施態様においてビームスプ
リッタ６５を組み込んだ結果として、ビームスプリッタ
７１の偏光コーティング７３および四分の一波リターデ
ーション板７７が、λ₁での性能仕様を満たすことだけ
が必要であり、ビームスプリッタ７２の偏光コーティン
グ７４および四分の一波リターデーション板７８が、λ
₂での性能仕様を満たすことだけが必要であることが、
当業者にとって、明らかである。第２の実施態様におい
て開示された、この波長による重大な動作の割り当て
は、特に、集積回路のマイクロリソグラフ製造の場合の
ような精度を必要とする用途において、本発明の重要な
局面である。しかし、波長による操作の割り当ては、第
２の好適な実施態様に開示されているように行われる必
要はなく、本発明の趣旨および範囲から逸脱することな
しに、例えば、ビームスプリッタ７１および７２の機能
は、適切に修正された偏光表面を有する単一のビームス
プリッタによって得られる。

【０１７０】図２ｂに、図２ａに示す示差合平面ミラー
干渉計６９の１つの実施態様を模式図で示す。これは、
以下の方法で動作する。ビーム９は、好適には偏光ビー
ムスプリッタである、ビームスプリッタ５５Ａに入射
し、ビーム９の一部分は、ビーム１３として送信され
る。ビーム９の第２の部分は、ビームスプリッタ５５Ａ
によって反射され、続いてミラー５５Ｂによって反射さ
れ、半波位相リターデーション板７９によってビーム１
１３として送信され、半波位相リターデーション板７９
は、ビームスプリッタ５５Ａによって反射されるビーム
９の第２の部分の偏光の平面を９０゜回転させる。ビー
ム１３および１１３は、同じ偏光を有するが、異なる波
長をなお有する。ビームスプリッタ５５Ａおよびミラー
５５Ｂの機能は、従来の偏光技術を用いてビーム９の２
つの周波数成分を空間的に分離することである。

【０１７１】ビーム１３および１１３は、偏光コーティ
ング７３を有する偏光ビームスプリッタ７１に入射し、
それぞれ、ビーム１５および１１５として、送信され
る。ビーム１５および１１５は、四分の一波位相リター
デーション板７７を通過し、それぞれ円偏光ビーム１７
および１１７に変換される。ビーム１７および１１７
は、二色性コーティング６６を有するビームスプリッタ
６５によって送信され、図２ｄに示すように外部ミラー
システム９０のミラーによって、反射されて往路を戻
り、ビームスプリッタ６５を通過して戻り、続いて四分
の一波リターデーション板７７を通過して戻り、元の入
射ビーム１５および１１５に対して直交偏光された直線
偏光ビームに変換される。これらのビームは、偏光コー
ティング７３によって反射され、それぞれビーム１９お
よび１１９となる。ビーム１９および１１９は、逆反射
体７５によって反射され、それぞれビーム２１および１
２１になる。ビーム２１および１２１は、偏光コーティ
ング７３によって反射され、それぞれビーム２３および
１２３になる。ビーム２３および１２３は、四分の一波
位相リターデーション板７７を通過し、それぞれ円偏光
ビーム２５および１２５に変換される。ビーム２５およ
び１２５は、ビームスプリッタ６５によって送信され、
図２ｄに示すように外部ミラーシステム９０のミラーに
よって、反射されて往路を戻り、ビームスプリッタ６５
を通過して戻り、続いて四分の一波リターデーション板
７７を通過して戻り、元の入射ビーム１５および１１５
の直線偏光と同じ直線偏光である、直線偏光ビームに変
換される。これらのビームは、偏光コーティング７３に
よって送信され、それぞれビーム２７および１２７にな
る。

【０１７２】ビーム２７は、ミラー６３Ｂによって反射
され、その後、一部分は、好適には非偏光タイプであ
る、ビームスプリッタ６３Ａによって、ビーム２９の第
１の成分として反射される。ビーム１２７は、ビームス
プリッタ６３Ａに入射し、ビーム１２７の一部分は、ビ
ーム２９の第２の成分として送信され、ビーム２９の第
１および第２の成分は、同じ直線偏光を有するが、異な
る周波数をなお有する。位相シフトしたビーム２９は、
混合ビームであり、ビーム２９の第１および第２の成分
は、同じ直線偏光を有する。

【０１７３】図２ｃは、図２ａに示す示差平面ミラー干
渉計７０の１つの実施態様を模式図で表す。これは、以
下の方法で動作する。ビーム１２は、好適には偏光ビー
ムスプリッタである、ビームスプリッタ５６Ａに入射
し、ビーム１２の一部分は、ビーム１４として送信され
る。ビーム１２の第２の部分は、ビームスプリッタ５６
Ａによって反射され、続いてミラー５６Ｂによって反射
され、半波位相リターデーション板８０によってビーム
１１４として送信され、半波位相リターデーション板８
０は、ビームスプリッタ５６Ａによって反射されるビー
ム１２の第２の部分の偏光の平面を９０゜回転させる。
ビーム１４および１１４は、同じ偏光を有するが、異な
る波長をなお有する。ビームスプリッタ５６Ａおよびミ
ラー５６Ｂの機能は、部分的には、従来の偏光技術を用
いてビーム１２の２つの周波数成分を空間的に分離する
ことである。

【０１７４】ビーム１４および１１４は、偏光コーティ
ング７４を有する偏光ビームスプリッタ７２に入射し、
それぞれ、ビーム１６および１１６として、送信され
る。ビーム１６および１１６は、四分の一波位相リター
デーション板７８を通過し、それぞれ円偏光ビーム１８
および１１８に変換される。ビーム１８および１１８
は、二色性コーティング６６を有するビームスプリッタ
６５によって反射され、図２ｅに示すように外部ミラー
システム９０のミラーによって、反射されて往路を戻
り、ビームスプリッタ６５の表面６６によって２度目に
反射され、続いて四分の一波リターデーション板７８を
通過して戻り、元の入射ビーム１６および１１６に対し
て直交偏光された直線偏光ビームに変換される。これら
のビームは、偏光コーティング７４によって反射され、
それぞれビーム２０および１２０となる。ビーム２０お
よび１２０は、逆反射体７６によって反射され、それぞ
れビーム２２および１２２になる。ビーム２２および１
２２は、偏光コーティング７４によって反射され、それ
ぞれビーム２４および１２４になる。ビーム２４および
１２４は、四分の一波位相リターデーション板７８を通
過し、それぞれ円偏光ビーム２６および１２６に変換さ
れる。ビーム２６および１２６は、ビームスプリッタ６
５の表面６６によって反射され、図２ｅに示すように外
部ミラーシステム９０のミラーによって、反射されて往
路を戻り、ビームスプリッタ６５の表面６６によって２
度目に反射され、続いて四分の一波リターデーション板
７８を通過して戻り、元の入射ビーム１６および１１６
の直線偏光と同じ直線偏光である、直線偏光ビームに変
換される。これらのビームは、偏光コーティング７４に
よって送信され、それぞれビーム２８および１２８にな
る。ビーム２８および１２８は、それぞれ、波長λ₂に
おける、ガスの屈折度の影響が決定されるべき測定路９
８内のガスを通じる光路長について、および基準レッグ
を通じる光路長についての情報を含む。

【０１７５】ビーム２８は、ミラー５８Ｂによって反射
され、その後、一部分は、好適には非偏光タイプであ
る、ビームスプリッタ５８Ａによって、ビーム３０の第
１の成分として、反射される。ビーム１２８は、ビーム
スプリッタ５８Ａに入射し、ビーム１２８の一部分は、
ビーム３０の第２の成分として送信され、ビーム３０の
第１および第２の成分は、同じ直線偏光を有するが、異
なる周波数をなお有する。位相シフトしたビーム３０
は、混合ビームであり、ビーム３０の第１および第２の
成分は、同じ直線偏光を有する。

【０１７６】第２の好適な実施態様の残りの説明は、第
１の好適な実施態様に関して行った説明の対応する部分
と同一である。

【０１７７】第２の好適な実施態様には３つの変形が存
在し、第２の好適な実施態様の３つの変形のそれぞれの
説明は、第１の好適な実施態様の３つの変形に関して行
った説明の対応する部分と同一である。

【０１７８】第１の好適な実施態様の説明は、図１ａに
示す干渉計の構成がマイケルソン干渉計として当該分野
で公知であることを記載していた。第２の好適な実施態
様の説明は、図２ａ〜２ｅに示す干渉計の構成が示差平
面ミラー干渉計として当該分野で公知であることを記載
していた。他の形式の示差平面ミラー干渉計、および平
面ミラー干渉計または角度補正干渉計など他の干渉形の
形式、あるいはＣ．Ｚａｎｏｎｉによる「Ｄｉｆｆｅｒ
ｅｎｔｉａｌｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒａｒｒ
ａｎｇｅｍｅｎｔｓｆｏｒｄｉｓｔａｎｃｅａｎ
ｄａｎｇｌｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ：Ｐｒｉ
ｎｃｉｐｌｅｓ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓａｎｄａｐ
ｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」ＶＤＩＢｅｒｉｃｈｔｅＮ
ｒ．７４９、９３〜１０６頁、（１９８９）と題する文
献に記載の同様の装置は、集積回路のマイクロリソグラ
フィー製造で共通して遭遇するステージを取り扱うとき
に、本発明の趣旨および範囲から大きく逸脱することな
く、本発明の第１の実施態様の装置に好適に組み込まれ
る。

【０１７９】図３ａ〜３ｂおよび図４ａ〜４ｃにそれぞ
れ示す本発明の第３および第４の好適な実施態様ならび
にそれらの変形は、第１および第２の好適な実施態様な
らびにそれらの変形に対して、方程式（１８）によって
定められる条件が満たされない場合、すなわち以下であ
る場合、

【０１８０】

【数６８】気体の屈折度および／または気体による測定経路の光路
長の変化を測定するための実施態様である。式（４１）
において設定される条件の下では、気体の屈折度および
／または気体による測定経路の光路の変化の決定におい
て要求される精度を達成するために、本発明の第３およ
び第４の実施態様ならびにそれらの変形に対しては、既
に説明した量に加えて、近似比、好適には比率（Ｋ／
χ）が既知であるか、式（７）および（１４）により測
定されなければならない。

【０１８１】第１および第２の好適な実施態様ならびに
それらの変形のそれぞれは、気体の屈折度および／また
は気体による測定経路の光路の変化の測定のための装置
および方法から、χおよび／または比率（Ｋ／χ）を測
定するための装置および方法に変換され得る。以下の説
明に示されるように、この変換は、それぞれの測定経路
２９８および９８における気体を介した測定経路を所定
の媒体、好ましくは真空により置換し、それぞれの測定
レッグが固定の物理長を有するように、第１のおよび第
２の実施態様ならびにそれらの変形の測定レッグを変え
ることによって達成される。従って、第３の実施態様お
よびその変形は、第１の実施態様またはその変形からの
改変無しおよび改変された装置および方法で構成され、
第４の実施態様およびその変形は、第２の実施態様また
はその変形からの改変無しおよび改変された装置および
方法で構成され、改変された装置および方法は、改変さ
れた測定レッグを伴うそれぞれ改変無しの装置および方
法で構成される。

【０１８２】次に、本発明の第３の好適な実施態様を模
式的に描いた図３ａ〜３ｂを参照する。第３の実施態様
の光ビーム９のソースの説明は、第１の好適な実施態様
の光ビーム９のソースの説明と同一であり、第３の実施
態様の光ビーム１０のソースの説明は、第１の好適な実
施態様の光ビーム１０のソースの説明と同一である。但
し、式（１８）により表現される波長λ₁およびλ₂の条
件が、式（４１）において設定される条件で置換され
る。光ビーム９はミラー２５３Ａにより反射され、好適
には非偏光型であるビームスプリッタ２５３Ｂにより反
射される第１の部分が、ビーム２１３の１成分であるλ
₁成分となる。ミラー２５３Ａにより反射されるビーム
９の第２の部分は、ビームスプリッタ２５３Ｂにより伝
達され、ミラー２５３Ｃにより反射されて、ビーム２１
３ｂの１成分であるλ₁成分となる。光ビーム１０はビ
ームスプリッタ２５３Ｂに入射し、第１の部分が伝達さ
れて、ビーム２１３の第２の成分であるλ₂成分とな
る。ビーム１０の第２の部分はビームスプリッタ２５３
Ｂにより反射され、ミラー２５３ｃにより反射されて、
ビーム２１３ｂの第２の成分であるλ₂成分となる（図
３ａ参照）。ビーム２１３および２１３ｂのλ₁および
λ₂成分は、好適にはそれぞれ並行かつ同一の広がりを
有する。

【０１８３】第３の好適な実施態様における要求は、χ
および／または比率（Ｋ／χ）を測定することなので、
先の段階で説明した第３の好適な実施態様は、部分的に
第１の好適な実施態様と同一の装置および方法、ならび
にχおよび／または比率（Ｋ／χ）の決定のための追加
の手段で構成される。χおよび／または比率（Ｋ／χ）
の決定のための追加の手段は、測定経路２９８を除き、
第１の好適な実施態様の装置および方法と同一である。
従って、図３ａ〜３ｂに示される、χおよび／または比
率（Ｋ／χ）の決定のための装置の多数のエレメント
は、χおよび／または比率（Ｋ／χ）の決定のための装
置を表すときの末尾記号「ｂ」を除き、第１の好適な実
施態様の、気体の屈折度および／または気体による測定
経路の光路長の変化の決定のための装置と類似の動作を
実行する。

【０１８４】干渉計２６０ｂの説明は、測定経路２９８
ｂにおける気体および測定経路２９８ｂの往復物理長に
関する以外、干渉計２６０の説明と同一である。第３の
好適な実施態様の干渉計２６０ｂにおける測定レッグ
は、図３ａに示すような測定経路２９８ｂを含み、測定
経路２９８ｂは好適には固定長（Ｌ_b／２）の真空容積
である。

【０１８５】測定経路２９８ｂと２９８とには差がある
ので、位相シフト

【数１１８】にそれぞれ対応する位相シフト

【数１１９】の大きさが、それぞれ測定経路２９８ｂの往復物理長Ｌ
_bおよび図３ａに示す基準経路に関連して、式

【数１２０】に従うように、式（２）の改変を行う。

【０１８６】図３ａに示す次の工程では、位相シフトさ
れたビーム２１７ｂおよび２１８ｂが、それぞれ光検出
器８５ｂおよび８６ｂに衝突し、２つの干渉信号である
ヘテロダイン信号ｓ_1bおよびｓ_2bをそれぞれ、好適には
光電検出により生成する。信号ｓ_1bは波長λ₁に対応
し、信号ｓ_2bは波長λ₂に対応する。信号ｓ_jbは形式ｓ_jp＝Ａ_jpｃｏｓ［α_jb（ｔ）］、但しｊ＝１および２（４３）を有し、ここで時間依存の独立変数α_jb（ｔ）は、

【数１２１】により与えられる。ヘテロダイン信号ｓ_1bおよびｓ
_2bは、それぞれ電子信号１０３ｂおよび１０４ｂとし
て、デジタル形式またはアナログ形式のいずれか、好適
にはデジタル形式で分析されるために、電子プロセッサ
１０９ｂに伝達される。

【０１８７】ヘテロダイン信号ｓ_1bおよびｓ_2bを電子的
に処理するための好適な方法を、ｌ₁および／またはｌ₂
が低オーダー整数でない場合についてここに提示する。
ｌ₁およびｌ₂がともに低オーダー整数であり、エンドユ
ースアプリケーションによる出力データに課せられる要
求精度に合致するのに十分な相対精度を有する比率（ｌ
₁／ｌ₂）に、波長の比率が適合する場合については、ヘ
テロダイン信号ｓ₁およびｓ₂を電子的に処理するための
好適な手順は、本発明の第３の好適な実施態様の第３の
変形に関して続いて後述するものと同一である。

【０１８８】以下、図３ｂを参照して、電子プロセッサ
１０９ｂは、デジタルプロセスまたはアナログプロセス
のいずれか、好適には、デジタルヒルベルト変換位相検
出器（Ｒ．Ｅ．Ｂｅｓｔ、前掲書）などの時間基準位相
検出ならびにドライバ５および６を用いたデジタルプロ
セスによって、位相

【数１２２】をそれぞれ決定するための電子プロセッサ１０９４Ａｂ
および１０９４Ｂｂをさらに含む。

【０１８９】図３ｂを再び参照して、位相

【数１２３】が次に、それぞれ電子プロセッサ１０９５Ａｂおよび１
０９５Ｂｂにおいてそれぞれ、好適にはデジタルプロセ
ッシングにより、ｌ₁／ｐおよびｌ₂／ｐによりそれぞれ
乗算され、それぞれ位相

【数１２４】を生成する。位相

【数１２５】は次に、好適にはデジタルプロセスにより、電子プロセ
ッサ１０９６Ａｂにおいて加算され、電子プロセッサ１
０９７Ａｂにおいて、一方から他方が減算され、それぞ
れ位相

【数１２６】およびΦ_1bを生成する。公式では、

【数６９】となる。位相

【数１２７】およびΦ_1bは、デジタル形式またはアナログ形式のいず
れか、好適にはデジタル形式で、信号１０５ｂとしてコ
ンピュータ１１０に伝達される。量χおよびＫは、式

【数１２８】Ｋ＝（Φ_b−Ｚ_b）／（２Ｌ_b）（４８）に従い、位相

【数１２９】およびΦ_bに関連づけられる。ここで、

【０１９０】

【数７０】である。方程式（４７）および（４８）は、乗法因子
［１／（２Ｌ_b）］ならびに位相オフセット項ξ_bおよび
Ｚ_bの範囲内では、χおよびＫは位相

【数１３０】および位相Φ_bにそれぞれ等しいことを示す。

【０１９１】比率（Ｋ／χ）は、方程式（４７）および
（４８）を用いて、式、

【０１９２】

【数７１】により表現され得る。従って比率（Ｋ／χ）は、（Ｋ／
χ）に対して要求されるのと同じ精度までＬの正確な測
定を要さずに、実質的にはΦ_bを

【数１３１】で除算することにより求められる。Φ_bの位相冗長は、
第３の好適な実施態様の一部として組み込まれた第１の
好適な実地態様の改変無しの装置および方法における、
Φの位相冗長を除去するのに用いたのと同じ手順の一部
として決定され得る。

【０１９３】位相オフセットξ_bおよびＺ_bの決定は、第
４の好適な実施態様におけるξ_bおよびＺ_bの決定に関し
て説明したものと同様の問題である。従って、第４の好
適な実施態様に対するξ_bおよびＺ_bの決定のために説明
した手順を、第３の好適な実施態様におけるξ_bおよび
Ｚ_bの決定に適用し得る。

【０１９４】続いて、気体の屈折度および／または気体
による測定経路の光路長の変化が方程式（７）および／
または（１４）を用いてそれぞれ求められる。方程式
（７）および（１４）における

【数１３２】の無視できない影響のため、

【数１３３】の位相冗長の解消に加えて

【数１３４】の位相冗長も解消しなければならない。第３の好適な実
施態様の残りの説明は、

【数１３５】の位相冗長の解消のための手順の説明に関する以外、第
１の好適な実施態様に関して行った説明の対応する局面
と同一である。

【数１３６】の位相冗長の解消は、本発明の第４の実施態様において
要求される

【数１３７】の位相冗長の解消に関して後述するものと類似の問題で
ある。従って、本発明の第４の実施態様に関して

【数１３８】の位相冗長の解消のために説明する手順を、第３の実施
態様に対する

【数１３９】の位相冗長の解消における使用に適用し得る。

【０１９５】第３の実施態様には３つの変形が存在し、
第３の実施態様の３つの変形のそれぞれの説明は、第１
の好適な実施態様の３つの変形に関して行った説明の対
応する部分と同一である。

【０１９６】次に、本発明の第４の好適な実施態様を模
式的に描いた図４ａ〜４ｃを参照する。第４の実施態様
の光ビーム９および９ｂのソースの説明は、第２の好適
な実施態様の光ビーム９のソースの説明と同一であり、
第４の実施態様の光ビーム１０および１０ｂのソースの
説明は、第２の好適な実施態様の光ビーム１０のソース
の説明と同一である。但し、式（１８）により表現され
る波長λ₁およびλ₂の条件が、式（４１）において設定
される条件で置換される。第４の実施態様の光ビーム９
および９ｂは、好適には非偏光型であるビームスプリッ
タ１５３Ａならびにミラー１５３Ｂにより共通の光ビー
ムから誘導され、第４の実施態様の光ビーム１０および
１０ｂは、好適には非偏光型であるビームスプリッタ１
５４Ａならびにミラー１５４Ｂにより共通の光ビームか
ら誘導される（図４ａ参照）。

【０１９７】第４の好適な実施態様による要求は、χお
よび／または比率（Ｋ／χ）を測定することなので、第
４の好適な実施態様は、部分的に第２の好適な実施態様
と同一の装置および方法、ならびにχおよび／または比
率（Ｋ／χ）の決定のための追加の手段で構成される。
χおよび／または比率（Ｋ／χ）の決定のための追加の
手段は、外部ミラーシステム９０ｂを除き、第２の好適
な実施態様の装置および方法と同一である。従って、図
４ａ〜４ｃに示される、χおよび／または比率（Ｋ／
χ）の決定のための装置の多数のエレメントは、χおよ
び／または比率（Ｋ／χ）の決定のための装置を表すと
きの末尾記号「ｂ」を除き、第２の好適な実施態様の、
気体の屈折度および／または気体による測定経路の光路
長の変化の決定のための装置と類似の動作を実行する。

【０１９８】第４の好適な実施態様の外部ミラーシステ
ム９０ｂを図４ｂおよび４ｃに示す。外部ミラーシステ
ム９０ｂの説明は、測定経路９８における気体および測
定経路９８の往復物理長に関する以外、外部ミラーシス
テム９０の説明と同一である。第４の好適な実施態様の
外部ミラーシステム９０ｂにおける測定レッグは、図４
ｂおよび４ｃに示すような測定経路９８ｂを含み、測定
経路９８ｂは、好適にはミラー９１ｂおよび９２ｂなら
びに固定長（Ｌ_b／２）のシリンダ９９ｂにより規定さ
れる真空容積である。図４ｂおよび４ｃを参照して、表
面９５ｂが、高効率ビームＥ１７ｂ、Ｅ２５ｂ、Ｅ１８
ｂ、およびＥ２６ｂを反射し、高効率ビームＥ１１７
ｂ、Ｅ１２５ｂ、Ｅ１１８ｂ、およびＥ１２６ｂを伝達
するようにコーティングされる。表面９６ｂは、高効率
ビームＥ１１７ｂ、Ｅ１２５ｂ、Ｅ１１８ｂ、およびＥ
１２６ｂを反射するようにコーティングされる。

【０１９９】外部ミラーシステム９０ｂと９０とには差
があるので、位相シフト

【数１４０】にそれぞれ相当する位相シフト

【数１４１】の大きさが、測定経路９８ｂの経路ｉの往復物理長Ｌ_bi
および図４ｂおよび４ｃに示す基準経路に関連して、式

【０２００】

【数７２】に従うように、式（３８）の改変を行う。

【０２０１】測定経路の変化が干渉測定的に測定され得
るアプリケーションでは、アプリケーションの例に関す
る特徴が測定経路における測定の変化に対して使用され
る距離測定干渉計に基づいており（第２の好適な実施態
様参照）、外部ミラーシステム９０の可動ミラー９２
が、トランスレータ６７によりゼロ位置から所与の長さ
にわたり制御的様態で走査されるに従い、

【数１４２】の変化を記録することにより

【数１４３】の位相冗長が解消され得る。ゼロ位置は、測定および基
準レッグの物理長が実質的に同じとなる位置である。ゼ
ロ位置の決定に要求される精度は、典型的には、以下の
例に例示される他のパラメータに対して要求される精度
ほど正確ではなく：λ₁＝０．６３３μｍ、（ｎ₁−１）
≒３×１０^-4、（ｎ₂−ｎ₁）≒１×１０^-5、ε≒１
０^-9、そして方程式（１７）において設定される条件で
は、ゼロの位置の決定に対して要求される所望の精度
が、±３のオーダーの

【数１４４】における不確実性に対応する。

【０２０２】屈折度および／または測定レッグ内の気体
による光路長の変化の決定が実行され、外部ミラーシス
テムのミラー９２が先の段階で考察した様な走査能力を
有さない場合のアプリケーションでは、

【数１４５】の位相冗長の解消に対し他の手順が利用される。

【数１４６】の有効波長は実質的に同一であるので、

【数１４７】のいずれかの位相冗長の解消に対する手順のみ説明すれ
ばよい。

【０２０３】

【数１４８】の位相冗長の解消には、第２の実施態様の説明における
Φの位相冗長の解消に関して説明された第２の手順が適
用され得る。第２の手順は、９０ｂ型の一連の外部ミラ
ーシステムの使用に基づく。９０ｂ型の一連の外部ミラ
ーシステムでは、一連の外部ミラーシステムの一連の往
復物理長が、等比数列を形成する。一連の往復物理長の
最小または第１の往復物理長は、

【数１４９】の初期値が既知である相対的精度で除算された約λ₁／
８である。一連の往復物理長の第２の往復物理長は、一
連の往復物理長の第１の往復物理長を用いて

【数１５０】が測定された相対精度により除算される一連の往復物理
長における第１の往復物理長の長さにほぼ等しい。これ
も再び等比数列手順である。これにより生成された一連
の往復物理長は、一連の往復物理長における数が１だけ
増加された場合に、屈折度または気体の屈折度における
光路長の変化を測定するのに用いられる外部ミラーシス
テム９０ｂの物理長を超えるまで連続される等比数列を
形成する。

【数１５１】の位相冗長の解消には、一連の往復物理長における第１
の往復物理長に対する典型的な往復物理長が０．５ｍｍ
のオーダーであり、一連の往復物理長における第２の往
復物理長に対する典型的な往復物理長が５０ｍｍのオー
ダーであり、必要ならば、一連の往復物理長における第
３の往復物理長に対する典型的な往復物理長は５０００
ｍｍのオーダーである。Φ_bの位相冗長の解消に用いら
れる一連の物理長における物理長は、典型的には、

【数１５２】の位相冗長の解消に用いられる一連の物理長における物
理長よりも大きい大きさのオーダーである。

【０２０４】第３の手順は、一連の既知の波長のソース
（図４ａ〜４ｃには図示せず）の使用およびこれらの波
長に対する

【数１５３】の測定に基づく。位相冗長の解消に必要な既知の波長の
数は、一般的に小集合により構成される。

【０２０５】

【数１５４】の位相冗長を解消するための別の手順は、測定経路９８
ｂが気体から真空状態（真空ポンプおよび必須気体処理
システムは、図４ａ〜４ｃには図示せず）に変更される
に従い、

【数１５５】の変化を観測するものである。第３の好適な実施態様で
は、気体圧を非ゼロ値から真空まで変化することに部分
的に基づく、屈折度および気体の屈折度による光路長の
変化に対する絶対値を測定する際に通常遭遇する問題が
存在しない。なぜなら、±３のオーダーの比較的大きな
不確実性が、

【数１５６】の決定において典型的に許容されているからである。

【０２０６】方程式（５１）に存在し、方程式（４７）
および（４８）にそれぞれ定義されるオフセット項ξ_b
およびＺ_bは、時間を経て可変である場合、決定を必要
とし得、監視を必要とし得る項である。ξ_bおよびＺ_bの
決定のための１つの手順は、外部ミラーシステム９０ｂ
のミラー９１ｂを、波長λ₁およびλ₂の両方に対する反
射面となるようにコーティングされたミラー９１ｂの表
面９３ｂに対応する表面Ｚ９３ｂを有し、そして得られ
た

【数１５７】およびΦ_bを測定するミラーＺ９１ｂ（図４ａ〜４ｃに
は図示せず）で置換することに基づく。それにより得ら
れる

【数１５８】およびΦ_bの値を、それぞれ、

【数１５９】およびΦ_bRとする。方程式（４７）および（４８）から
明らかなように、式、

【数１６０】Ｚ_b＝Φ_bR （５４）よって、量ξ_bおよびＺ_bは、それぞれ

【数１６１】およびΦ_bRに関連している。ξ_bおよびＺ_bに対する非電
子的関与は、示差平面ミラー干渉計６９ｂおよび７０
ｂ、ビームスプリッタ６５ｂ、ならびに外部ミラーシス
テム９０ｂにおいて行われる補正の程度が大きいので、
時間を経て実質的に一定であるべきである。ξ_bおよび
Ｚ_bに対する電子的関与は、純粋な電子的な手段（図示
せず）により監視される。

【０２０７】波数χは、方程式（４７）ならびに

【数１６２】およびξ_bに対する測定値を用いたコンピュータにより
計算される。比率Ｋ／χは、方程式（５１）を用いたコ
ンピュータにより計算される。

【０２０８】気体の屈折度および／または気体による測
定経路の光路長における変化は、それぞれ方程式（７）
および／または（１４）を用いて、実質的に求められ
る。第４の好適な実施態様の説明の残りは、第２および
第３の好適な実施態様の対応する部分に対して説明した
ものと同一である。

【０２０９】第４の実施態様には３つの変形が存在す
る。第４の実施態様において、３つの変形のそれぞれの
説明は、第２の好適な実施態様の３つの変形の対応する
部分に対しての説明と同一である。

【０２１０】方程式（１４）および（２０）において

【数１６３】の決定に用いられる光ビームの波長λ₁が、本発明の範
囲および趣旨から逸脱することなく、測定経路における
気体による測定経路の光路長の変化を決定するのに用い
られる２つの波長の両方と異なり得ることは当業者に理
解される。必須の逆分散能Γ₃は、式、

【０２１１】

【数７３】に従い、３つの波長λ₁、λ₂、およびλ₃（但しλ₃＜λ
₂）それぞれでの気体の屈折率ｎ₁、ｎ₂、およびｎ₃によ
り定義される。

【０２１２】ビーム９および１０のいずれかまたは両方
の２つの周波数成分が、本発明の範囲および趣旨から逸
脱することなく、周波数シフトを導入するための手段以
降かつ説明した好適な実施態様のそれぞれの干渉計に入
る以前の任意の点で空間的に分離され得ることも、さら
に当業者により理解される。２つのビームのいずれかの
２つの周波数成分が、それぞれの干渉計から任意の大幅
な距離だけ空間的に分離される場合、第１の実施態様に
おいて説明されたような代替基準ビームを使用する必要
があり得る。

【０２１３】また、第４の好適な実施態様におけるχお
よび／または比率（Ｋ／χ）の決定のための追加手段の
示差平面ミラー干渉計および外部ミラーシステムは、特
許請求の範囲に規定される本発明の範囲および趣旨から
逸脱することなく、波長の１つに対応する光ビームの１
つが外部ミラーシステムの１端から入射かつ出射し得、
異なる第２の波長に対応する光ビームの第２が、第４の
好適な実施態様で開示されるような同一端ではなく、外
部ミラーシステムの対向する端から入射かつ出射し得る
ことも当業者により理解される。外部ミラーシステムの
再構成では、ビームスプリッタ６５ｂが明らかに省略さ
れ得、異なる波長の光ビームは、ミラー表面９５ｂおよ
び９６ｂ上に反射および伝達コーティングを有するよう
に再構成されたミラー９１ｂおよび９２ｂを介して入射
および出射する。

【０２１４】図２ａ〜２ｅおよび図４ａ〜４ｃは、実施
態様でのすべての光学ビームが単一平面内に存在する、
本発明の２つの好適な実施態様を図示している。明らか
に、複数平面を用いた改変が、これら２つの好適な実施
態様およびそれらの変形の１つ以上に対して、本発明の
範囲および趣旨から逸脱することなく行われ得る。

【０２１５】本発明の第２および第４の好適な実施態様
は、λ₁およびλ₂に対する測定経路が同一の往復物理長
を有し、λ₁およびλ₂に対する基準経路が同一の往復物
理長を有する外部ミラーシステム９０ｂおよび／または
９０を有する。特許請求の範囲に規定される本発明の範
囲および趣旨から逸脱することなく、λ₁およびλ₂に対
する測定経路が異なる物理長を有し得、λ₁およびλ₂に
対する基準経路が異なる物理長を有し得ることは、当業
者により理解される。特許請求の範囲に規定される本発
明の範囲および趣旨から逸脱することなく、λ₁および
λ₂に対する測定経路が互いに物理的に置換され得、λ₁
およびλ₂に対する基準経路が互いに物理的に置換あれ
得ることは、当業者によりさらに理解されるが、例え
ば、測定経路内の気体の屈折度における空間的勾配によ
り、実施態様の周波数応答に関する性能における何らか
の劣化および／または計算される量の精度をにおける何
らかの劣化が存在し得る。

【０２１６】本発明の範囲および趣旨から逸脱すること
なく、本発明の４つの好適な実施態様およびそれらの変
形に対して、代替のデータ処理が考慮され得ることは、
当業者により理解される。

【０２１７】本発明の４つの実施態様およびそれらの変
形はすべて、ヘテロダイン検出を使用するように構成さ
れている。特許請求の範囲に規定される本発明の範囲お
よび趣旨から逸脱することなく、４つの好適な実施態様
およびそれらの変形のそれぞれにおいて、ホモダイン検
出を使用し得ることは当業者により理解される。Ｐ．ｄ
ｅＧｒｏｏｔ名義で１９９７年９月２日に発行され、
本出願人が所有する“ＨｏｍｏｄｙｎｅＩｎｔｅｒｆ
ｅｒｏｍｅｔｒｉｃＲｅｃｅｉｖｅｒａｎｄＭｅ
ｔｈｏｄ”と題される米国特許第５，６６３，７９３号
に開示されるようなホモダイン受信器が使用される。気
体の屈折度および／または気体による測定経路の光路長
の変化の計算は、例えば第１の好適な実施態様のホモダ
イン形において、ホモダイン位相

【数１６４】から直接求められる。ホモダイン位相

【数１６５】は、第１の好適な実施態様の位相

【数１６６】の相当物であり、方程式（７）および（１４）のホモダ
イン形を伴う。

【０２１８】本発明の第３および第４の好適な実施態様
は、比率（Ｋ／χ）および／またはχを測定し、気体の
屈折度および／または気体による測定経路の光路長の変
化の計算において、（Ｋ／χ）および／またはχの測定
値を使用する。特許請求の範囲に規定される本発明の範
囲および趣旨から逸脱することなく、方程式（１８）に
より表現される条件が満たされ、そして／またはχが定
数であるようなフィードバックシステムにおいて、（Ｋ
／χ）および／またはχの測定値を誤差信号として用い
得ることは、当業者により理解される。フィードバック
システムにおける（Ｋ／χ）および／またはχの測定値
は、ソース１および／またはソース２のいずれかに送ら
れ、例えば、ダイオードレーザーの注入電流および／ま
たは温度、あるいは外部キャビティダイオードレーザー
のキャビティ周波数を制御することにより、ソース１お
よび／またはソース２のいずれかのそれぞれの波長を制
御するために使用される。

【０２１９】特許請求の範囲に規定される本発明の範囲
または趣旨から逸脱することなく、比率（Ｋ／χ）およ
び／またはχを測定するための第３および第４の好適な
実施態様の手段の組み合わせ、ならびに第１および第２
の好適な実施態様の手段の組み合わせが、第３および第
４の好適な実施態様において使用される組み合わせ以外
に、気体の屈折度および／または気体による測定経路の
光路長の変化を決定するために用いられ得ることは、当
業者により理解される。

【０２２０】次に、図５を参照する。図５は、ブロック
５００〜５２６を介して測定経路における気体の屈折度
および／または気体による測定経路の光路長の変化を測
定し監視するための本発明の方法を実現するための様々
な工程を示す全般的なフローチャートである。本方法で
は、気体の屈折度が変化し得るか、そして／または、測
定経路の物理長が変化し得る。図５に示す本発明の方法
が、本明細書に上述した本発明の装置を用いて実施され
得ることは明白であるが、本方法が開示された以外の装
置により実施され得ることも、当業者には明白である。
例えば、好適な実施態様において使用されている示差平
面ミラー干渉計を使用する必要はなく、必要とされる基
準および測定レッグが存在する限り、従来の他の干渉計
配置を使用し得る。さらに、ホモダインアプローチ、ま
たはヘテロダイン技術が有利に利用されるアプローチの
いずれかを使用し得ることは明白である。さらに理解さ
れるように、図５の多くの工程は、汎用コンピュータま
たは適切にプログラムされたマイクロプロセッサ上で起
動される適切なソフトウエアを介して実施され得、これ
らはいずれも、必要に応じて、システムの他の要素を制
御するのに使用され得る。

【０２２１】図５に示すように、好適には先述したよう
に近似関係を有する異なる波長を有する２つ以上の光ビ
ームを提供することにより、ブロック５００から開始す
る。ブロック５０２では、光ビームは成分に分離され、
分離された成分は、ブロック５０４において、偏光また
は空間符号化、あるいは周波数シフトのいずれか、また
は両方により、好適には変換される。あるいは、光ビー
ムは、単に変換されないままにされ得、ブロック５０６
へ渡され得る。

【０２２２】ブロック５２２および５２４において示す
ように、光ビームの波長の関係は監視され得、これらの
波長が先述した制限内でない場合、修正手段を採用し
て、所望の波長の関係とこの波長の関係との偏差を補正
し得る。光ビームソースの波長の制御のためのフィード
バックを提供するのに偏差が用いられ得るか、修正が確
立されて、偏差により影響される後続の計算において使
用され得るか、あるいは両方のアプローチの何らかの組
み合わせが実施され得る。

【０２２３】ブロック５００における光ビームの生成と
並行して、または同時存在的に、ブロック５２６に示す
ように、２つのレッグを有する干渉計も提供される。２
つのレッグの１つは基準レッグであり、もう一つは測定
レッグであって、測定経路の一部は、気体の屈折度およ
び／または測定経路の光路長への影響が測定される気体
中に存在する。

【０２２４】ブロック５０６および５０８で示すよう
に、先行して生成された光ビーム成分は、それぞれの成
分が割り当てられたレッグの物理長を通じて伝播する際
に経験する光路長に基づきシフトされた位相を有するよ
うに、干渉計レッグに導入される。

【０２２５】ビームは、ブロック５０８から現れた後、
ブロック５１０で結合され、混合光学信号を生成する。
これらの混合光学信号は、次にブロック５１２に送ら
れ、ここで、電気信号に対応する光検出手段によって、
好適にはヘテロダインが生成され、これらの電気信号
は、光ビーム成分間の相対位相に関する情報を含む。好
適には、電子信号は、先行する周波数シフト処理により
もたらされたヘテロダイン信号である。

【０２２６】ブロック５１４では、次にブロック５１６
〜５２０に渡され得る相対位相情報を抽出するために電
気信号が直接分析され得るか、あるいはスーパーヘテロ
ダイン信号が生成されるか、修正したヘテロダイン信号
が生成されてからスーパーヘテロダイン信号が生成され
るか、または修正したヘテロダイン信号が生成され、次
にこれらが相対位相情報に関して分析される。

【０２２７】ブロック５１６では、ホモダイン、ヘテロ
ダイン、および／またはスーパーヘテロダイン信号の任
意の位相曖昧性が、好適には、好適な実施態様の説明に
関連して先に詳述した手段および計算により解消され
る。

【０２２８】ブロック５１８では、気体の屈折率および
／または測定経路の光路長に対する気体の屈折率の影響
が計算され、先述したように修正が適用され、後続する
下流のアプリケーションまたはデータ形式要求に対して
出力信号が生成される。

【０２２９】当業者は、本発明の教示の範囲から逸脱す
ることなく、本発明の装置および方法に対して他の変更
を行い得る。従って、図示説明された実施態様は、例示
的であり、限定の意味ではないと見なされることを意図
している。

【０２３０】上記の干渉測定システムは、コンピュータ
チップなどの大規模集積回路の製造に使用される、（例
えば、２６７に表されるような）リソグラフィーアプリ
ケーションにおいて特に有用であり得る。リソグラフィ
ーは、半導体製造産業にとって鍵となる技術の先導役で
ある。オーバーレイの改良は、１００ｎｍ線幅かそれ以
下に下げるための最も困難な５つの課題の１つである
（デザインルール）。例えば、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒＩｎｄｕｓｔｒｙＲｏａｄｍａｐ，ｐ８２（１
９９７）を参照されたい。オーバーレイは、ウェハおよ
びレチクル（またはマスク）ステージを位置づけるのに
用いられる距離測定干渉計の性能、即ち、確度（ａｃｃ
ｕｒａｃｙ）および精度（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）に直接
依存する。リソグラフィー工具は、年間５０００万〜１
億ドルの製品を生産し得るので、改良された性能の距離
測定干渉計の経済価値は相当である。リソグラフィー工
具の終了が１％増加する毎に、集積回路製造業者に年間
約１００万ドルの経済利益をもたらし、リソグラフィー
工具販売者に相当な競争上の優位性をもたらす。

【０２３１】リソグラフィー工具の機能は、空間的にパ
ターン化された放射をフォトレジストでコーティングさ
れたウェハ上に方向付けることである。このプロセス
は、ウェハのどの位置が放射を受け取るかを決定し（位
置合わせ）、その位置でフォトレジストに放射を付与す
る（露光）ことを含む。

【０２３２】ウェハを適切に配置するためには、ウェハ
は、専用のセンサにより測定され得る位置合わせマーク
をウェハ上に含む。位置合わせマークの測定位置は、工
具内でのウェハの位置を決定する。この情報は、ウェハ
表面の所望のパターニングの仕様とともに、空間的にパ
ターン化された放射に関連してウェハの位置合わせを誘
導する。そのような情報に基づき、フォトレジストコー
ティングされたウェハを支持する書き込み可能なステー
ジは、ウェハの適切な位置を放射が露光するようにウェ
ハを可動する。

【０２３３】露光の間、放射源は、パターン化されたレ
チクルを照射し、レチクルが放射を散乱して空間的にパ
ターン化された放射を生成する。レチクルはマスクとも
称され、これらの用語を以下では交換可能に用いる。縮
小リソグラフィーの場合、縮小レンズが散乱した放射を
収集してレチクルパターンの縮小像を形成する。あるい
は、プロキシミティー焼付の場合は、散乱された放射
は、ウェハに接触する前に小さな距離（典型的にはミク
ロンのオーダー）を伝播し、レチクルパターンの１：１
像を生成する。放射は、放射パターンをフォトレジスト
内の潜像に変換する光化学プロセスをフォトレジスト内
で開始する。

【０２３４】上述した干渉計システムは、ウェハおよび
レチクルの位置を制御し、ウェハ上のレチクル像を記録
する位置決め機構の重要な要素である。

【０２３５】一般的に、リソグラフィーシステムは、露
光システムとも呼ばれ、典型的には、照射システムおよ
びウェハ位置決めシステムを含む。照射システムは、紫
外線、可視光線、Ｘ線、電子、またはイオン放射などの
放射を提供するための放射源、およびパターンを放射に
与えるためのレチクルまたはマスクを含み、これによ
り、空間的にパターン化された放射を生成する。さら
に、縮小リソグラフィーの場合では、照射システムは、
空間的にパターン化された放射をウェハ上に投影するた
めのレンズアセンブリを含み得る。結像された放射は、
ウェハ上にコーティングされたフォトレジストを露光さ
せる。照射システムは、マスクを支持するためのマスク
ステージ、およびマスクを介して方向付けられる放射に
関連してマスクステージの位置を調節する位置決めシス
テムも含む。ウェハ位置決めシステムは、ウェハを支持
するためのウェハステージ、および結像された放射に関
連してウェハステージの位置を調節するための位置決め
システムを含む。集積回路の製造は、複数の露光工程を
含み得る。リソグラフィーの一般的な文献としては、例
えば、その内容を参照として本願に援用する、Ｊ．Ｒ．
ＳｈｅａｔｓおよびＢ．Ｗ．ＳｍｉｔｈのＭｉｃｒｏｌ
ｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ：ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＭａｒｃｅｌＤｅｋｋｅｒ，
Ｉｎｃ．，ＮｅｗＹｏｒｋ，１９９８）を参照された
い。

【０２３６】上述の干渉測定システムは、各ウェハステ
ージおよびマスクステージの位置を、レンズアセンブ
リ、放射ソース、または支持構造など露光システムの他
の要素に関連して、正確に測定するのに使用され得る。
そのような場合には、干渉測定システムが静止構造に取
り付けられ得、測定物が、マスクおよびウェハステージ
の１つなどの可動要素に取り付けられ得る。あるいは、
状況を逆転し、干渉測定システムを可動物に取り付け、
測定物を静止物に取り付けてもよい。

【０２３７】より一般的には、干渉測定システムは、露
光システムの任意の要素の１つの位置を露光システムの
他の任意の要素に関連して測定するのに用いられ得る。
ここで干渉測定システムは、要素の１つに取り付けられ
るか、または要素の１つにより支持され、測定物は別の
要素に取り付けられるか、または別の要素により支持さ
れる、干渉測定システム６２６を用いたリソグラフィー
スキャナ６００の例を図６ａに示す。干渉測定システム
は、露光システム内のウェハの位置を正確に測定するの
に用いられる。ここで、ステージ６２２は、露光ステー
ションに関連してウェハを位置決めするのに用いられ
る。スキャナ６００は、フレーム６０２を含み、フレー
ム６０２は、他の支持構造およびそれらの構造に積載さ
れる様々な要素を積載する。露光基盤６０４はその頂部
にレンズ収納部６０６を搭載し、レンズ収納部６０６の
上には、レチクルまたはマスクを支持するのに用いられ
るレチクルまたはマスクステージ６１６が搭載される。
露光ステーションに関連してマスクを位置決めするため
の位置決めシステムを、要素６１７として模式的に示
す。位置決めシステム６１７は、例えば、圧電変換要素
および対応する制御エレクトロニクスを含み得る。本説
明の実施態様では含まれていないが、マスクステージの
位置、およびリソグラフィー構造を製造するためのプロ
セスにおいてその位置を正確に監視されなければならな
い他の可動要素の位置を正確に測定するために、上述の
干渉測定システムを１つ以上用いてもよい（前掲書、Ｓ
ｈｅａｔｓおよびＳｍｉｔｈ、Ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｏｇ
ｒａｐｈｙ：ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙを参照のこと）。

【０２３８】露光基盤６０４の下に懸垂されるのはウェ
ハステージ６２２を積載する支持基盤６１３である。ス
テージ６２２は、干渉測定システム６２６によりステー
ジに方向付けられる測定ビーム６５４を反射するための
平面ミラーを含む。干渉測定システム６２６に関連して
ステージ６２２を位置決めするための位置決めシステム
は、要素６１９として模式的に示してある。位置決めシ
ステム６１９は、例えば、圧電変換要素および対応する
制御エレクトロニクスを含み得る。測定ビームは反射し
て、露光基盤６０４に積載されている干渉測定システム
に戻る。干渉測定システムは、先述した実施態様のいず
れかであり得る。

【０２３９】動作中は、例えばＵＶレーザからの紫外線
（ＵＶ）ビーム（図示せず）などの放射ビーム６１０
が、ビーム整形光学アセンブリ６１２を通過し、ミラー
６１４で反射した後、下に向かって伝達する。その後、
放射ビームはマスクステージ６１６に積載されるマスク
（図示せず）を通過する。マスク（図示せず）は、レン
ズ収納部６０６に積載されるレンズアセンブリ６０８を
介して、ウェハステージ６２２上のウェハ（図示せず）
に結像される。基盤６０４および基盤６０４により支持
される様々な要素は、スプリング６２０として示す減衰
システムにより、環境振動から隔離される。

【０２４０】リソグラフィースキャナの他の実施態様で
は、先述した干渉測定システムの１つ以上が、複数軸お
よび角度に沿って距離を測定するために用いられ得る。
複数軸および角度は、例えば、ウェハおよびレチクル
（またはマスク）ステージに関連するが、これらに限定
されない。また、ウェハを露光するには、ＵＶレーザビ
ーム以外に、例えば、Ｘ線ビーム、電子ビーム、イオン
ビーム、可視光線ビームを含む他のビームを用いてもよ
い。

【０２４１】さらに、リソグラフィースキャナは、干渉
測定システムの内部の基準経路以外に、干渉測定システ
ム６２６が基準ビームをレンズ収納部６０６、または放
射ビームを方向付ける他の何らかの構造に方向付けるカ
ラム基準を含み得る。ステージ６２２から反射された測
定ビーム６５４とレンズ収納部６０６から反射された基
準ビームとを組み合わすとき、干渉測定システム６２６
により生成される干渉信号は、放射ビームに関連してス
テージの位置の変化を示す。さらに、他の実施態様で
は、干渉測定システム６２６が、レチクル（またはマス
ク）ステージ６１６またはスキャナシステムの他の可動
要素の位置の変化を測定するように位置づけられ得る。
最後に、干渉測定システムは、スキャナに加え、または
スキャナ以外に、ステッパーを含むリソグラフィーシス
テムを有する同様の様態で用いられ得る。

【０２４２】当該分野で周知のように、リソグラフィー
は、半導体素子を形成するための製造方法の重要な部分
である。例えば、米国特許第５，４８３，３４３号は、
そのような製造方法に関する工程を概説している。図６
ｂおよび図６ｃを参照して以下にこれらの工程を説明す
る。図６ｂは、半導体チップ（例えば、ＩＣまたはＬＳ
Ｉ）、液晶パネル、またはＣＣＤなどの半導体素子を製
造する手順のフローチャートである。工程６５１は、半
導体素子の回路を設計するための設計プロセスである。
工程６５２は、回路パターン設計の基礎のマスクを製造
するためのプロセスである。工程６５３は、シリコンな
どの材料を用いることによりウェハを製造するためのプ
ロセスである。

【０２４３】工程６５４は、前工程と呼ばれるウェハプ
ロセスであって、そのように準備されたマスクおよびウ
ェハを用いることにより、リソグラフィーを通じてウェ
ハ上に回路を形成する。工程６５５は、後工程と呼ばれ
る組み立て工程であって、工程６５４により加工された
ウェハが半導体チップに形成される。この工程は、組み
立て（ダイシングおよびボンディング）およびパッケー
ジング（チップ封入）を含む。工程６５６は検査工程で
あって、工程６５５により製造された半導体素子の動作
性検査、耐久性検査などが実行される。これらのプロセ
スにより、半導体素子が完成され出荷される（工程６５
７）。

【０２４４】図６ｃは、ウェハプロセスの詳細を示すフ
ローチャートである。工程６６１は、ウェハの表面を酸
化するための酸化プロセスである。工程６６２は、ウェ
ハ表面上に絶縁膜を形成するためのＣＶＤプロセスであ
る。工程６６３は、蒸着によりウェハ上に電極を形成す
るための電極形成プロセスである。工程６６４は、ウェ
ハにイオンを注入するイオン注入プロセスである。工程
６６５は、ウェハにフォトレジスト（光感受性材料）を
添加するためのフォトレジストプロセスである。工程６
６６は、上述した露光装置を介して露光によりマスクの
回路パターンをウェハ上にプリントするための露光プロ
セスである。工程６６７は、露光したウェハを現像する
ための現像プロセスである。工程６６８は、現像された
フォトレジスト像以外の部分を除去するためのエッチン
グプロセスである。工程６６９は、エッチグプロセスを
施した後、ウェハ上に残存するフォトレジスト材料を分
離するフォトレジスト分離工程である。これらのプロセ
スを反復することにより、ウェハ上に回路パターンが形
成され積層される。

【０２４５】上述した干渉測定システムは、物体の相対
位置が正確に測定される必要のある他のアプリケーショ
ンにも使用し得る。例えば、基板またはビームのいずれ
かが移動するにしたがい、レーザ、Ｘ線、イオン、また
は電子ビームなどの書き込みビームが基板上にパターン
を印すアプリケーションでは、基板と書き込みビームと
の間の相対動作を測定するために干渉測定システムを使
用し得る。

【０２４６】一例として、ビーム書き込みシステム７０
０の概略を図７に示す。ソース７１０が書き込みビーム
７１２を生成し、ビーム集束アセンブリ７１４が、可動
ステージ７１８により支持された基板７１６に放射ビー
ムを方向付ける。ステージの相対位置を決定するには、
干渉測定システム７２０が、ビーム集束アセンブリ７１
４に搭載されたミラー７２４に基準ビーム７２２を方向
付け、ステージ７１８に搭載されたミラー７２８に測定
ビーム７２６を方向付ける。干渉測定システム７２０
は、先述した干渉測定システムのいずれであってもよ
い。干渉測定システムにより測定される位置の変化は、
基板７１６上の書き込みビーム７１２の相対位置の変化
に対応する。干渉測定システム７２０は、基板上７１６
上の書き込みビーム７１２の相対位置を示す制御器７３
０に測定信号７３２を送る。制御器７３０は、ステージ
７１８を支持し位置決めする基盤７３６に出力信号７３
４を送る。さらに、制御器７３０は、信号７３８をソー
ス７１０に送り、書き込みビーム７１２の強度を変化さ
せるか、または書き込みビーム７１２を遮断して、書き
込みビームが基板の選択された位置のみに光物理学的ま
たは光化学的変化を生じさせるのに十分な強度で基板と
接触する。さらに、いくつかの実施態様では、制御器７
３０により、ビーム集束アセンブリ７１４が、例えば、
信号７４４を用いて、基板上の領域にわたり書き込みビ
ームを走査する。その結果、制御器７３０は、システム
の他の要素を方向付け、基板をパターニングする。パタ
ーニングは典型的には、制御器内の格納される電子設計
パターンに基づく。書き込みビームが基板上にコーティ
ングされたフォトレジストをパターンニングするアプリ
ケーションもあれば、書き込みビームが、例えばエッチ
ングなど、直接基板にパターニングするアプリケーショ
ンもある。

【０２４７】そのようなシステムの重要なアプリケーシ
ョンは、先述のリソグラフィー方法に用いられるマスク
およびレチクルの製造である。例えば、リソグラフイー
マスクを製造するためには、クロムコーティングされた
ガラス基板をパターニングするように電子ビームが用い
られ得る。書き込みビームが電子ビームである場合に
は、ビーム書き込みシステムが真空中で電子ビーム経路
を包囲する。また、例えば書き込みビームが電子または
イオンビームである場合には、ビーム集束アセンブリ
は、四極型レンズなど、荷電された粒子を真空下で基板
に集束し方向付けるための電場発生器を含む。書き込み
ビームが、例えば、Ｘ線、ＵＶ、または可視光線放射な
どの放射ビームである他の場合には、ビーム集束アセン
ブリは、放射を基板に集束し方向付けるための対応する
オプティクスを含む。

【０２４８】本発明にはさらに別の変更を行い得る。例
えば、特定のアプリケーションでは、干渉計の測定レッ
グ内および基準レッグの両方に含まれる気体の屈折率を
監視することが望ましいであろう。この例には、周知の
カラム基準型干渉計が含まれる。カラム基準型干渉計で
は、基準レッグが機械システム内のある位置に配置され
た標的オプティクスを含み、測定レッグが、同じ機械シ
ステム内の別の位置に配置された標的オプティクスを含
む。別の例のアプリケーションは、小さい角度の測定に
関し、測定および基準ビームの両方が同一の標的オプテ
ィクスに、小さな物理的オフセットで当てられ、これに
より、標的オプティクスの角度方向の感度の高い測定を
提供する。これらのアプリケーションおよび構成は、当
業者に周知であり、必要な改変は本発明の範囲内である
と意図される。

【０２４９】ヘテロダイン干渉計におけるドップラーシ
フトに対する実質的非感受性を達成するさらに代替の手
段は、ドップラーシフトを追跡し、（１）基準および測
定ビームの間の周波数差を調節する、（２）電子Ａ／Ｄ
モジュールの一方または両方のクロック周波数を調節す
る、または（３）駆動または検出エレクトロニクスの能
動的調節により、２つの波長の見かけのヘテロダインう
なり周波数を連続的に一致させる任意の同様の手段、の
いずれかにより補正するものである。

【０２５０】本発明をその詳細な説明を参照して説明し
てきたが、上述の説明は本発明を例示することを意図し
ており、その範囲の限定を意図するものではなく、本発
明の範囲は添付の特許請求の範囲により規定されること
が理解される。［図面の簡単な説明］

【図１ａ】図１ａ〜１ｂは併せて、模式的に、本発明の
本第１の好ましい実施態様を例示し、図１ａは、図示さ
れるエレメントである供給源１、変調器３、供給源２、
変調器４、干渉測定器２６０、検出器８５および８６、
ならびに並進器２６７の間の光路、および図示されるエ
レメントであるドライバ５、変調器３、ドライバ６、変
調器４、検出器８５および８６、電子プロセッサ１０
９、ならびにコンピュータ１１０の間の電気信号の経路
を示す。

【図１ｂ】処理電子機器１０９のブロック図を示す図面
である。

【図１ｃ】第１の実施態様の第１の変形に対する処理電
子機器１０９Ａのブロック図を示す図面である。

【図１ｄ】第１の実施態様の第３の変形に対する処理電
子機器１０９Ｂのブロック図を示す図面である。

【図２ａ】図２ａ〜２ｆは併せて、模式的に、本発明の
本第２の好ましい実施態様を例示し、図２ａは、図示さ
れるエレメントである供給源１、変調器３、供給源２、
変調器４、差動面ミラー干渉測定器６９および７０、ビ
ームスプリッタ６５、外部ミラーシステム９０、検出器
１８５および１８６、ならびに並進器６７の間の光路、
および図示されるエレメントであるドライバ５、変調器
３、ドライバ６、変調器４、検出器１８５および１８
６、電子プロセッサ２０９、ならびにコンピュータ１１
０の間の電気信号の経路を示す。

【図２ｂ】差動面ミラー干渉測定器６９を例示する図で
ある。

【図２ｃ】差動面ミラー干渉測定器７０を例示する図で
ある。

【図２ｄ】差動面ミラー干渉測定器６９のための外部ミ
ラー、およびステージ並進器６７を含む外部ミラーシス
テム９０を例示する図である。

【図２ｅ】差動面ミラー干渉測定器７０のための外部ミ
ラー、およびステージ並進器６７を含む外部ミラーシス
テム９０を例示する図である。

【図２ｆ】処理電子機器２０９のブロック図を示す図面
である。

【図３ａ】図３ａ〜３ｂは併せて、模式的に、本発明の
本第３の好ましい実施態様を例示し、図３ａは、第１の
好ましい実施態様と同じ装置の一部に含まれる、気体の
屈折率および／または気体の光路長効果を決定するため
の装置の光路および電子経路、ならびにχおよび比Ｋ／
χを決定するための装置の光路および電子経路を示し、
χおよび比Ｋ／χを決定するための装置の多くのエレメ
ントは、χおよび比Ｋ／χを決定すうための装置を参照
する際に接尾語「ｂ」を別にすると、第１の好ましい実
施態様の装置と類似の動作を行う。

【図３ｂ】処理電子機器１０９ｂのブロック図を示す図
面である。

【図４ａ】図４ａ〜４ｃは併せて、模式的に、本発明の
本第４の好ましい実施態様を例示し、図４ａは、第２の
好ましい実施態様と同じ装置の一部に含まれる、気体の
屈折率および／または気体の光路長効果を決定するため
の装置の光路および電子経路、ならびにχおよび比Ｋ／
χを決定するための装置の光路および電子経路を示し、
χおよび比Ｋ／χを決定するための装置の多くのエレメ
ントは、χおよび比Ｋ／χを決定するための装置を参照
する際に接尾語「ｂ」を別にすると、第２の好ましい実
施態様の装置と類似の動作を行う。

【図４ｂ】差動面ミラー干渉測定器６９ｂのための外部
ミラーを含む外部ミラーシステム９０ｂを例示する図で
ある。

【図４ｃ】差動面ミラー干渉測定器７０ｂのための外部
ミラーを含む外部ミラーシステム９０ｂを例示する図で
ある。

【図５】本発明による方法を実施する際に実行される種
々のステップを図示する高レベルのフローチャートであ
る。

【図６ａ】図６ａ〜６ｃは、リソグラフィー、および集
積回路の製造に対するその応用に関する図である。ここ
で図６ａは、干渉測定システムを使用するリソグラフィ
ー露出システムの模式図である。

【図６ｂ】図６ｂは、集積回路を製造する際のステップ
を説明するフローチャートである。

【図６ｃ】図６ｃは、集積回路を製造する際のステップ
を説明するフローチャートである。

【図７】干渉測定装置を使用するビーム書き込みシステ
ムの模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デマレスト，フランクシー. アメリカ合衆国コネチカット 06457, ミドルタウン，イーストリッジロード 315 審査官樋口宗彦 (56)参考文献特開平10−90175（ＪＰ，Ａ) 特開平９−318310（ＪＰ，Ａ) 特開平７−225114（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−233704（ＪＰ，Ａ) 米国特許4685803（ＵＳ，Ａ) 米国特許44733967（ＵＳ，Ａ) 米国特許44813783（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 G01J 4/00 - 4/04 G01J 9/00 - 9/02 ＪＯＩＳ、ＷＰＩ／Ｌ、ＥＰＡＴ、ＰＡＴＯＬＩＳ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】測定経路内のガスの屈折率の影響を測定
するための装置であって、該装置は、異なる波長を有する第１の光ビーム（７）および第２の
光ビーム（８）を少なくとも発する１つ以上の光源と、第１および第２の測定レッグを含む干渉計（２６０）で
あって、該第１および第２の測定レッグは、少なくとも
一方の測定レッグが可変物理長を有し、そして少なくと
も一方の測定レッグが少なくとも部分的に前記ガスで満
たされるように構成および配置された光路を有し、該第
１および第２の測定レッグの間の光路長差は、該光路の
それぞれの物理長の間の差および該ガスの特性に従って
異なる、干渉計と、該第１および第２の光ビームのそれぞれの第１および第
２の所定の部分を、該第１および第２の測定レッグにそ
れぞれ導入するための導入手段であって、これにより、
所定部分の各々が、所定の光路に沿って該第１および第
２の測定レッグを同じ通過回数で伝播し、該所定の部分
は、該第１および第２の光ビームの波長での該第１およ
び第２の測定レッグを通る該それぞれの光路長に関する
情報を含む、出射ビーム（２１５）の成分として該干渉
計から現れる、導入手段と、該出射ビームの該成分を組み合わせて、該出射ビームの
該成分のそれぞれの間の位相差に対応する情報を含む混
合光学信号を生成するための混合手段（２４４）と、を
含み、該装置は、該混合光学信号を検出し、該異なるビーム波
長での該ガスの該屈折率の影響、ならびに該第１および
第２の測定レッグの物理経路長および変化の相対速度の
差に対応する情報を含む電気干渉信号を生成するための
検出手段（８５、８６）と、該電気干渉信号を分析して、該第１および第２の測定レ
ッグの該物理経路長が変化する相対速度を補償しつつ、
少なくとも一方の測定レッグ内の該ガスの該影響を決定
するための電子手段（１０９、または、１０９Ｂ）と、
により特徴付けられる、装置。
【請求項２】前記第１および第２の光ビームが、実質
的な調和関係を有する波長を有し、そして直交偏光状態
を有することを特徴とし、そして前記導入手段が、該第
１および第２の光ビームの各々の該直交偏光状態の間に
周波数差を導入するための第１の手段（３）および第２
の手段（４）；該第１および第２の光ビームを、同一の
測定経路（２９８）に沿った単一の実質的に共線的なビ
ーム（２１３）に整列させる手段（２５３Ａ、２５３
Ｂ）；ならびに該測定経路の物理長と該測定経路内の前
記ガスの屈折率との積に比例する位相シフトの大きさを
有する、第１の位相シフトしたビーム（２１７）および
第２の位相シフトしたビーム（２１８）を生成する手段
（２８０）を含むことをさらに特徴とする、請求項１に
記載の装置。
【請求項３】前記混合手段が、前記第１および第２の
位相シフトしたビームの各々の偏光成分を混合して混合
出射ビームを生成する手段（２４４）を含むことを特徴
とし；そして前記検出手段が、前記検出した第１の位相
シフトしたビームから第１のヘテロダイン電気信号と、
前記検出した第２の位相シフトしたビームから第２のヘ
テロダイン電気信号とを、前記第１および第２の光ビー
ムの前記偏光状態間の周波数差に関するヘテロダイン周
波数において振動を含み、ヘテロダイン位相を含む該混
合出射ビームの強度から生成することをさらに特徴とす
る、請求項２に記載の装置。
【請求項４】請求項３に記載の装置であって、前記検
出手段が、以下：前記ヘテロダイン電気信号から修正ヘ
テロダイン信号を生成する手段（１０９２Ａ、１０９２
Ｂ）であって、該修正ヘテロダイン信号が、前記ヘテロ
ダイン周波数に調和関係する修正ヘテロダイン周波数お
よび前記ヘテロダイン位相に調和関係する修正ヘテロダ
イン位相を含む、手段；該修正ヘテロダイン電気信号の
少なくとも２つを混合して少なくとも１つのスーパーヘ
テロダイン電気信号（Ｓ）を生成する手段（１０９５
Ｅ）であって、該スーパーヘテロダイン電気信号が、２
つの対応する修正ヘテロダイン周波数の差の半分に実質
的に等しいスーパーヘテロダイン変調周波数（Ｆ）、お
よび２つの対応する修正ヘテロダイン位相の間の差の半
分に実質的に等しいスーパーヘテロダイン変調位相を含
む、手段；ならびに前記測定経路にわたって屈折率のゆ
らぎを決定するために、該スーパーヘテロダイン変調位
相を分析する手段（１０９３Ａ、１０９４Ａ、１０９４
Ｆ、１０９４Ｇ）を含むことを特徴とする、装置。
【請求項５】前記第１および第２の光ビームのそれぞ
れが、２つの直交偏光状態を有し、前記周波数差を導入
する手段が、該第１および第２の光ビームの各々の該２
つの直交偏光状態の間に周波数差を導入する手段を含
み、該周波数差が、該少なくとも２つのビームについて
異なることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
【請求項６】前記第１および第２の光ビームを整列さ
せる手段が、該第１および第２の光ビームの全てを単一
の光ビームに整列させる光学手段を含むことを特徴とす
る、請求項４または５に記載の装置。
【請求項７】前記第１および第２の位相シフトしたビ
ームを生成する手段が、前記第１および第２の光ビーム
の各々の前記偏光状態の間に位相シフトを導入する手段
を含むことを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項
に記載の装置。
【請求項８】前記第１および第２の位相シフトしたビ
ームを生成する手段が、光学手段を含むことを特徴とす
る、請求項４〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】前記修正ヘテロダイン電気信号のうち少
なくとも２つの修正ヘテロダイン電気信号を混合する手
段が、前記スーパーヘテロダイン変調周波数（Ｆ）を有
する振幅変調キャリア（Ｃ）を含む、前記少なくとも１
つのスーパーヘテロダイン電気信号（Ｓ）を生成するた
めに、前記修正ヘテロダイン電気信号のうち任意の２つ
の修正ヘテロダイン電気信号を混合する手段を含むこと
を特徴とする、請求項４〜８のいずれか１項に記載の装
置。
【請求項１０】前記１つ以上の光源が、コヒーレント
放射の光源を含むことを特徴とする、請求項１〜９のい
ずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】前記修正ヘテロダイン信号を生成する
手段が、電子的であることを特徴とする、請求項４〜９
のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】前記１つ以上の光源の波長のゆらぎに
より生成する前記スーパーヘテロダイン変調位相におけ
る誤差を補償する手段（２６０ｂ）により特徴付けられ
る、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】前記補償手段が、固定された長さのモ
ニター経路（２９８ｂ）および制御された屈折率を有す
るガスから構成される、測定経路を有する干渉計を含む
ことを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】前記補償手段が、モニターヘテロダイ
ン信号を生成する手段（８５ｂ、８６ｂ）をさらに含
み、該生成手段が、該モニターヘテロダイン信号から修
正モニターヘテロダイン信号を生成する手段（１０９
ｂ）をさらに含むことを特徴とする、請求項１２または
１３に記載の装置。
【請求項１５】前記修正モニターヘテロダイン信号を
生成する手段が電子的であることを特徴とする、請求項
１２〜１４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１６】前記補償手段が、モニタースーパーヘ
テロダイン変調周波数を有する振幅変調キャリアを含
む、少なくとも１つのモニタースーパーヘテロダイン電
気信号を生成するために、前記モニター修正ヘテロダイ
ン電気信号の任意の２つを混合する手段（１０９ｂ）を
さらに含むことを特徴とする、請求項１２〜１５のいず
れか１項に記載の装置。
【請求項１７】測定経路内のガスの屈折率の影響を測
定するための方法であって、該方法は、異なる波長を有する第１の光ビーム（７）および第２の
光ビーム（８）を提供する工程と、第１および第２の測定レッグを含む干渉計（２６０）を
提供する工程であって、該第１および第２の測定レッグ
が、少なくとも一方の測定レッグが可変物理長を有し、
そして少なくとも一方の測定レッグが少なくとも部分的
に該ガスで満たされるように構成および配置された光路
を有し、該第１および第２の測定レッグの間の光路長差
は、それぞれの該光路の物理長間の差および該ガスの特
性に従って変化する、工程と、該第１および第２の光ビームのそれぞれの第１および第
２の所定の部分を、第１および第２の測定レッグにそれ
ぞれ導入する工程であって、これにより、所定部分のそ
れぞれが、所定の光路に沿って該第１および第２の測定
レッグを同じ通過回数で伝播し、該所定の部分が、該第
１および第２の光ビームの波長での該第１および第２の
測定レッグを通る該それぞれの光路長に関する情報を含
む、該干渉計から出射ビームの成分として現れる、工程
と、該出射ビームの該成分を組み合わせて、該出射ビームの
該成分のそれぞれの間の位相差に対応する情報を含む混
合光学信号を生成する工程と、を包含し、該方法が、以下：該混合光学信号を検出し、該異なるビーム波長での該ガ
スの該屈折率の影響、ならびに該測定レッグの物理経路
長および変化の相対速度の差に対応する情報を含む電気
干渉信号を生成する工程と、該電気干渉信号を電子的に分析して、該第１および第２
の測定レッグの該物理経路長が変化する相対速度を補償
しつつ、少なくとも一方の測定レッグ内の該ガスの該影
響を決定する工程と、により特徴付けられる、方法。
【請求項１８】前記第１および第２の光ビームが、実
質的な調和関係を有する波長を有することを特徴とし、
そしてさらに、前記光源の波長に基づいて修正ヘテロダ
イン位相シフトを提供する工程であって、該位相シフト
は、少なくとも部分的に前記ガスで満たされる前記測定
経路に沿った動きに実質的に非感受性である、スーパー
ヘテロダイン変調位相を提供するために、調和関係にあ
る波長に対して類似の調和で関連する、工程により特徴
付けられる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】前記測定経路が、該測定経路に沿って
移動可能なステージ（２６７）を有する干渉計に測定経
路を含むことを特徴とし、前記スーパーヘテロダイン変
調位相を提供する工程が、該測定経路でのステージの動
きに実質的に非感受性である該スーパーヘテロダイン変
調位相を提供する工程を包含する、請求項１８に記載の
方法。
【請求項２０】前記測定経路に沿った距離Ｌを、屈折
率ｎのゆらぎに独立して決定する工程により特徴付けら
れる、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】前記距離を決定する工程が、式【数７】に従って前記距離Ｌを決定し、ここで【数８】は、前記位相シフトの大きさに等しく、ｋ₁は、該位相
シフトの波数に等しく、ｎ₁は、屈折率に等しく、そし
てζ₁は、位相オフセットに等しく、該位相オフセット
は、前記測定経路に関連しない該位相シフト【数９】への全ての寄与を含むことを特徴とする、請求項２０に
記載の方法。
【請求項２２】前記第１および第２の光ビームの各々
が、直交偏光状態を有し、そして該直交偏光状態間に周
波数差を有し、そして前記修正ヘテロダイン位相シフト
を提供する工程が、前記光源の光ビームの偏光状態間の
周波数差に関連するヘテロダイン周波数において振動を
含むヘテロダイン電気信号を生成する工程、および該修
正ヘテロダイン位相シフトを含む該ヘテロダイン電気信
号から修正ヘテロダイン信号を生成する工程を包含する
ことを特徴とする、請求項１８〜２１のいずれか１項に
記載の方法。
【請求項２３】前記生成する工程が、前記修正ヘテロ
ダイン信号を電子的に生成する工程、および前記スーパ
ーヘテロダイン変調位相を含むスーパーヘテロダイン信
号を生成するために、該修正ヘテロダイン信号を電子的
に加算する工程を包含することを特徴とする、請求項２
２に記載の方法。
【請求項２４】前記光源の波長のゆらぎにより生成す
る前記スーパーヘテロダイン変調位相における誤差を補
償する工程により特徴付けられる、請求項１８〜２３の
いずれか１項に記載の方法。