JP3508240B2

JP3508240B2 - レーザー干渉距離測定装置

Info

Publication number: JP3508240B2
Application number: JP24345394A
Authority: JP
Inventors: 壮一大和
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-09-13
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 2004-03-22
Anticipated expiration: 2019-03-22
Also published as: US5875031A; JPH0882509A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高精度に距離測定を行
うためのレーザー干渉距離測定装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】レーザー干渉距離測定装置は、可干渉距
離の長いレーザ光源（コヒーレント光束）を用い、光の
干渉作用を利用して距離を測定する装置である。一般
に、測定精度が高いことから、従来より、距離を高精度
に測定するために様々な場合に用いられてきた。

【０００３】特に、半導体素子製造用の露光装置（いわ
ゆるステッパー等）では、露光が行われる前に、マスク
上の回路パターン（の投影像）と半導体ウエハ上に形成
された回路パターンとを非常に高精度に重ね合わせる必
要がある。この重ね合わせ作業は、通常、半導体ウエハ
を保持している移動ステージをマスクに対して移動させ
ることによって行われる。従って、重ね合わせ精度を向
上させるには、移動ステージを非常に高い精度で位置決
めすることが重要となる。

【０００４】このような移動ステージの高精度な位置決
め（又は位置計測）は、レーザー干渉距離測定装置を用
いて行なわれる。通常、移動ステージ上の一端には反射
鏡などの対象物が固設されており、光源からのレーザー
ビームをこの対象物に照射して、その位置が測定され
る。

【０００５】例えば２光束干渉による装置であれば、ま
ず、光源からの光束を、ビームスプリッター（半透鏡）
によって、参照光束と測定光束の二光束に分割する。測
定光束は、移動ステージ上の対象物に照射され、その後
再びビームスプリッターへ回帰させられる。そして、別
光路を経てきた一方の参照光束と干渉させられる。その
結果得られる干渉縞のパターンは、二つの光束間に生じ
た光路長差（位相差）に応じたものとなる。

【０００６】従って、移動ステージの位置、即ち対象物
の位置が変化すれば、それに応じて２光束の光路長差が
変動するため、干渉縞のパターンも変化する。干渉の原
理により、光束の波長の半分だけ移動ステージの位置が
移動するごとに、干渉縞の明るい部分は暗く、暗い部分
は明るくなるといった変化が繰り返される。これらの干
渉縞の明暗変化数を求めることによって位置測定が行え
る。

【０００７】レーザー干渉距離測定装置による位置決め
の精度は、現段階では、１０ｎｍ程度であるが、更なる
ＬＳＩ高集積化の要請に伴い、現在の値から更に向上さ
せることが求められている。

【０００８】ところで、通常、ステッパーなどは、装置
全体の温度を一定に制御する必要があるため、空調チャ
ンバー内に設置されている。チャンバー内には、所定の
気体が充満されており、それが空調手段により所定の風
量で循環している。当然、レーザー干渉距離測定装置も
チャンバー内に設置されているため、測定光束は気体が
流れる（気流が存在する）中を通過して移動ステージの
位置を高精度に測定しなければならない。

【０００９】一般に、真空中ではなく気体中で行われる
光を用いた測長において、実際の測定量は光路長（光学
的距離）、すなわち空間的距離ｄと気体屈折率ｎの積で
表される量である。従って、所望の空間的距離ｄが一定
に保たれていても、気体屈折率ｎが変動すれば測定量の
光路長も変動する。ここで、気体の屈折率ｎは、気体の
温度、圧力（又は密度）、湿度などの環境パラメータに
依存する量であるから、測定光路上における気体屈折率
ｎの変動（すなわち光路長の変動）は、環境パラメータ
の変動に起因すると考えてよい。

【００１０】主な環境パラメータの変動として温度変動
が挙げられる。チャンバー内には、干渉計自身のレーザ
ー光源以外にも、ステージを駆動させるためのモータや
露光用光源など多くの熱源が存在する。このため、局部
的に温度が異なる気体の塊が存在することは避けられな
い。このような気体の屈折率の不均一分布（屈折率ム
ラ）が空調の風（気流）によって流れ、測定光路上を時
間的に不規則（ランダム）に横切れば、光路長は変動す
る。

【００１１】実際に、空間的距離ｄを一定に保って光路
長の変動を測定したところ、１０秒程度の周期で、２０
ｎｍ程度の幅を持って長短する（誤差が生じる）ことが
わかった。これに対して、ステッパーにおける移動ステ
ージの位置測定は、通常、光路長の変動周期と比較して
極く短い時間内（０．０１秒程度）で行われるため、前
述のような光路長の変動幅がそのまま測定誤差となって
しまう。

【００１２】現段階における位置決め精度は、１０ｎｍ
程度である。このような現状において位置決め精度を更
に上げるためには、まず、測定時間を長くして、光路長
の変動をある程度平均化させる方法が考えられる。しか
し、測定に時間をかければ、半導体素子の製造における
スループットは低下してしまう。スループットを向上さ
せることは高集積化と分離することのできない重要なテ
ーマとなっており、スループットを低下させることなく
位置決め精度を向上させる方法が望まれた。

【００１３】それは、そのまま測定誤差になっている光
路長の環境要因による変動幅を小さくする方法である。
光路長の変動幅を小さくすることができれば、位置決め
精度が向上するだけではなく、更に、位置測定時間を短
縮する可能性が出てくるため、スループットを向上させ
ることも可能となる。このための従来技術として、次の
２つの方法が提案・実施されてきた。

【００１４】第一に、測定光路上における気体の屈折率
ムラをなくそうとする（空間的に均一化する）従来技術
として、例えば特開昭６３−２０００９０号公報記載の
発明がある。この発明は、屈折率ムラの主な原因は温度
のムラにあるという点に着目して、温度が安定化された
気体をほぼ一定速度で測定光路上に吹きつけることによ
って、光路上の空間的温度ムラをなくそうというもので
ある。

【００１５】第二に、気体の屈折率ムラが測定光路上を
横切るのを防ぐ従来技術として、例えば特開昭６２−９
８６３７号公報記載の発明がある。この発明は、測定光
路に光路カバーを設けることによって、周囲の屈折率ム
ラが気流にのって測定光路上に到達することを遮断する
ものである。つまり、光路カバー内における気体の流れ
をほぼ停止させようとするものである。

【００１６】また、別のアプローチとして、光路長の変
動を別の方法で検知し、それを基に後から補正するとい
った方法も提案されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第一の
従来技術のように温度を安定化した気体を測定光路上に
吹きつける場合、そのための空調手段を新たに備えるこ
とになり、レーザー干渉距離測定装置としての装置が大
がかりになると同時に高コストとなるといった欠点があ
る。

【００１８】更に、前述したように測定光路上において
は空調による気流が存在する。その平均風速は小さい
（３０ｃｍ／ｓ程度）が、測定光路の空間の大きさは特
に制限されておらず数１０ｃｍ程度の広がりを持つため
に、光路上における気流は不規則な流れの乱流となるこ
とが推測される。従って、空調手段により測定光路上に
吹きつけられた気体も、同様に乱流となっていたことが
考えられる。

【００１９】この従来技術のように、気体の温度が安定
化されていれば、温度のムラに起因する屈折率ムラは生
じない。しかし、屈折率は温度だけではなく圧力や組成
や水蒸気圧（又は湿度）など他の環境パラメータにも依
存する量である。即ち、気体の温度を一定にしても、一
定でないパラメータが残っており、それら圧力や密度等
に起因する屈折率ムラが光路上の乱流により不規則に変
化すると、それに伴う新たな誤差が生ずることとなる。
このため光路長の変動幅の低減効果は十分ではなかっ
た。

【００２０】一方、第二の従来技術の光路カバーは、単
に気流を遮断しようとするためのものにすぎない。つま
り、カバーによって外部からの気流を遮断し、光路カバ
ーに囲まれた測定光路における気体の流れをほぼ停止さ
せることが期待される。

【００２１】しかし、第二従来技術において、測定光路
は完全に密封されているわけではない。実際、レーザー
干渉距離測定装置において対象物は精密な反射鏡である
ため、カバーはそれに触れない程度の微小な透き間を空
けて配置されている。加えて、実際の測長は対象物を所
定の速度で移動させながら逐次瞬間ごとに行われる。こ
のため、測長中においては対象物の移動に伴ってその透
き間からカバー内に気流が入り込むことは避けられな
い。この従来技術のカバーには、透き間からカバー内に
入り込んだ気流が内部で乱流になって測定光路上に到達
していた可能性があった。このような、カバー内部の乱
流についての配慮が欠けていたため、光路長の振動幅の
低減は十分ではなかった。

【００２２】更に、このようにカバーが反射鏡に接しな
いように、カバーの開口部に近接センサを取り付けるな
ど、特別な配慮が必要であった。

【００２３】また、光路長の変動を予め検知する方法で
は、検知に時間がかかり、また、そのための装置のコス
ト負担が大きくなる問題があった。

【００２４】本発明は、かかる問題に鑑みてなされたも
のであり、測定光路の光路長変動に影響を与える測定光
路上の不規則な気流等に基づく計測誤差を低減し、高ス
ループット化、高集積化を実現するような、手軽で簡単
な構造の整流構造体を備えたレーザ干渉距離測定装置を
得ることを目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願請求項１に記載した発明では、気体中を通過す
る測定光路に沿ってレーザービームを照射して対象物ま
での距離を測定するレーザー干渉距離測定装置におい
て、前記気体を前記測定光路に対して予め定められた
一定方向の層流であって、前記測定光路における前記気
体のレイノルズ数Rが０＜R＜１０００となるように流す
整流構造体を備え、該整流構造体が前記測定光路を同軸
状に囲む筒体を含むことを特徴とするレーザー干渉距離
測定装置を提供するものである。

【００２６】

【００２７】請求項２に記載した発明は、請求項１に記
載のレーザー干渉距離測定装置であって、前記筒体が、
前記測定光路の軸方向長さが伸縮可能に構成されている
ことを特徴とするものである。

【００２８】請求項3に記載した発明は、請求項1に記載
のレーザー干渉距離測定装置であって、前記筒体が、い
ずれか一端部に気流取入れ開口部を備え、他端部に気流
排出開口部を備えていることを特徴とするものである。

【００２９】請求項4に記載した発明は、請求項3に記載
のレーザー干渉距離測定装置であって、前記気流取入れ
開口部に強制的に気流を送り込む給気装置を更に備えて
いることを特徴とするものである。

【００３０】請求項5に記載した発明は、気体中を通過
する測定光路に沿ってレーザービームを照射して対象物
までの距離を測定するレーザー干渉距離測定装置におい
て、前記気体を前記測定光路に対して予め定められた一
定方向の層流であって、前記測定光路における前記気体
のレイノルズ数Rが０＜R＜１０００となるように流す整
流構造体を備え、該整流構造体が平行間隙を形成する一
対の平板を含み、この平行間隙内に前記測定光路が貫通
するように配設されていることを特徴とするレーザー干
渉距離測定装置を提供するものである。

【００３１】請求項6に記載した発明は、請求項5に記載
のレーザー干渉距離測定装置であって、前記平板が、前
記測定光路の軸方向長さが伸縮可能に構成されているこ
とを特徴とするものである。

【００３２】

【作用】本発明は、上記のように構成されているため以
下の作用を奏する。まず、本発明のレーザー干渉距離測
定装置は、測定光路に整流構造体を設けており、測定光
路上の気流が測定光路に対して予め定められた一定方向
の層流となる。このような層流による測定誤差の減少
（又は発生の抑制）作用を以下に説明する。

【００３３】一般に、流体が層流として流れていると
き、この流れの任意の場所における温度、密度、圧力、
組成などの環境パラメータは時間的に変化することなく
定常的な状態にある。このときの流れの方向も時間的に
変化せず、流線はほぼまっすぐとなる。各流線に沿って
流れをたどれば、その線上では流体の環境パラメータは
一定である。また、それぞれの流線は略平行である。

【００３４】これに対して、流れの任意の場所における
環境パラメータや流れの方向などが時間的にランダム
（不規則）に変化し、空間的に曲がりくねって乱れた流
れとなるものを一般に乱流と呼ぶ。当然、層流と乱流と
は相容れない状態であり、流れが層流状態にあるとき、
乱流の発生が防止されていることになる。

【００３５】ここで、有限の大きさの空間に流体（気体
を含む）が存在し、その流れの速さがゼロでないとき、
流体の流れの様子は層流か乱流のどちらかの状態にあ
る。流れが乱流になるか、層流になるかどうかは、レイ
ノルズ数という流れの様子を示す無次元数の大きさによ
って特徴づけることができる。このレイノルズ数Ｒは、
流れ（又は流路）の断面寸法Ｌ、平均流速Ｖ、流体の動
粘性係数μをパラメーターとする次式（１）で定義され
る値のことをいう。

【００３６】Ｒ≡Ｌ・Ｖ／μ………………（１）

【００３７】流れの様子は、レイノルズ数がある臨界値
よりも大きければ乱流的になり、逆に臨界値よりも小さ
ければ層流的になることが知られている。この乱流と層
流の臨界レイノルズ数として、レイノルズによる古典的
な実験による値が一般に用いられている。

【００３８】それによると、臨界レイノルズ数は１００
０程度であり、Ｒ＞１０００では乱流的になり、Ｒ＜１
０００では層流的になる。ここで、レイノルズ数Ｒがゼ
ロとなるのは、大きさが有限の（流れの断面寸法Ｌがゼ
ロでない）空間では、流れが停止した状態（平均風速Ｖ
がゼロの場合）に対応するため、流れ（層流）は存在し
ない。

【００３９】従って、流れの様子が層流的であるための
条件は、レイノルズ数がゼロの場合は除き、レイノルズ
数Ｒが次の条件式（２）を満足するときである。

【００４０】０＜Ｒ＜１０００………………（２）

【００４１】本発明の整流構造体は、測定光路上におけ
る気体（流体）のレイノルズ数Ｒが上記条件（２）を満
足するように設けることが好ましく、その結果、気流は
測定光路に対して予め定められた一定方向の層流として
流れる。

【００４２】例えば、気体（流体）として空気を想定す
る場合、動粘性係数μとして、μ＝１．５×１０^-1（ｃ
ｍ² ・ｓ^-1）を用いれば、上記条件式（２）は、平均風
速Ｖ（ｃｍ・ｓ^-1）と流れの断面寸法Ｌ（ｃｍ）との間
の関係式（３）となる。

【００４３】０＜Ｌ・Ｖ＜１．５×１０² （ｃｍ² ・ｓ^-1）………………（３）

【００４４】これより、測定光路上において気流が層流
として流れるためには、平均風速Ｖと流れの断面寸法Ｌ
に対して制限が与えられる必要がある。従って、それら
の積が、式（３）を満足するとき、常に光路上では層流
が形成されることとなる。

【００４５】気流が層流のとき、前述したように、流れ
の任意の場所における環境パラメ−タは時間的に変化し
ない。即ち、仮に流れの各地点における環境パラメータ
の値が異なって、気体の屈折率の不均一な分布（屈折率
ムラ）が存在していても、その屈折率ムラは時間的に変
動しない。従って、測定光路上における気流が層流であ
れば、たとえ測定光束が屈折率ムラの存在する空間を通
過することとなっても、光路長は時間的に変動すること
はなく、光路長の変動幅は低減される。

【００４６】本発明では、整流構造体により測定光路上
に層流を生じさせることにより、光路長の変動を低減
し、測定誤差を抑えるものとなっている。

【００４７】尚、一般にステッパーなどのチャンバー内
には所定の空気の流れ（又はゆらぎ）存在しているが、
本発明の整流構造体を設けることで、測定光路を含む空
間には層流が生じることになる。例えば、チャンバーの
空調により気体の流れがチャンバー内で部分的に乱流が
生じても、整流構造体内にはこの気体の流れにより層流
のみが生ずる。

【００４８】本発明のレーザー干渉距離測定装置は、整
流構造体が測定光路を同軸状に囲む筒体を含んでおり、
この筒体内に層流を生じさせている。本発明の筒体断面
は、測定光路における気流の断面の大きさを制限するも
のであり、上記条件式（３）を満足するように制限する
ことが望ましい。

【００４９】このとき筒体を含む整流構造体は、筒体内
の気流を、予め定められた一定方向、すなわち筒体の軸
に対して略平行な方向の流れを持つまっすぐな層流とし
て流す。一方、筒体の軸と測定光束の光軸を略平行に配
置することで、測定光束は層流が流れる中を層流の流れ
方向にほぼ沿って通過することとなる。

【００５０】このように測定光路と層流の方向とはほぼ
平行であり、気体の屈折率は前述のように、層流の流れ
の中では任意の場所において時間的に不変、かつ流れ方
向に沿って均一であるため、測定光束は屈折率が変動し
ない空間に沿って存在している。よって、層流の断面内
の別の場所における屈折率の不均一性が測定光束に影響
することはなく、光路長は時間的にほとんど変動しな
い。以上のことから、光路長の変動幅が低減される。

【００５１】このように、整流構造体を設ければ、チャ
ンバー内の気体の平均風速を特に小さくする必要はな
く、チャンバー内の気体の流れなどを利用することによ
って、それでも測定光路におけるレイノルズ数を小さく
することができるため、層流を形成することができる。

【００５２】本発明のレーザー干渉距離測定装置は、整
流構造体を構成する筒体が、測定光路の軸方向に伸縮可
能な構造を有しているため、対象物の位置が測定光路の
軸方向に変位した結果として測定距離（測定光路長）が
変化する場合においても、測定距離に応じて伸縮する筒
体によって測定光路は常に同軸上に囲まれており、筒体
内を流れる一定方向の層流は維持され続ける。従って、
測定光束は屈折率が均一でかつ時間的に一定の空間に沿
って存在し続けることになり、光路長の変動幅は低減さ
れる。

【００５３】本発明のレーザー干渉距離測定装置は、筒
体のいずれか一端部に気流取入れ開口部を、他端部に気
流排出開口部を備えているため、筒体の外を流れている
気体を、気流取入れ開口部から自然に筒体内に取り入れ
ることができる。このとき、筒体の外の気流の方向を考
慮し、外部気流の上流側に位置する筒体一端部に気流取
入れ開口部を、下流側に位置する筒体他端部に気流排出
開口部を設けることによって、外部気流を効率よく筒体
内に取り入れることができる。

【００５４】更に、取り込まれた気体は筒体内を一定方
向の層流として流れたのち、気流排出開口から自然に排
出される。このように、測定光路に対する層流の方向は
気流取入れ開口から気流排出開口へと安定に定められ
る。従って、筒体内での層流を容易かつ安定に形成させ
ることができるため、光路長の変動幅に対する低減効果
も大きい。

【００５５】また、二つの開口部の配置によって、測定
光路に対する層流の方向などをコントロールすることも
可能である。

【００５６】本発明のレーザー干渉距離測定装置は、気
流取入れ開口に強制的に気流を送り込む給気装置を備え
ているため、筒体内には気流取入れ開口部から気流排出
開口部へ向かう流れ方向を持つ安定な層流が確実に形成
される。従って、光路長の変動幅に対する低減効果も大
きい。

【００５７】また、給気装置から温度、密度、組成、水
蒸気圧などの環境パラメータがコントロールされた気流
を筒体内に送り込むことも可能である。この場合、環境
パラメータの層流（筒体）断面内における分布がある程
度均一化されるため、測定光束に対する屈折率が均一化
され、筒体の外を流れている気流を自然に任せて取り込
んでいるよりは、長期的に安定な層流を形成させること
ができ、光路長の変動幅の低減に一層の効果がある。

【００５８】本発明のレーザー干渉距離測定装置は、整
流構造体が平行間隙を形成する一対の平板を含み、平行
間隙内に測定光路が貫通している。測定光路における気
流は、その断面の大きさが平行間隙の間隔によって制限
されている（上記条件式（３）を満足するように制限す
ることが望ましい）ため、平行間隙内において予め定め
られた一定方向、すなわち平板の平面に略平行な方向に
流れるまっすぐな層流となる。

【００５９】一方、測定光束の光軸も平板の平面に対し
て略平行に配置されているが、この場合、光軸と層流の
方向は必ずしも平行ではなく、測定光束は層流の流れ方
向とは任意の角度を成し、予め定められた方向から横切
って通過する。平行間隙内の層流は、平板の外を流れて
いる気流が自然に平板内に流れ込むことによって生じる
ものであるため、層流の方向と光軸の成す角度は、平板
外の気流の向きに依存することになる。

【００６０】通常、平板外の平均的な気流の方向は変化
せず、乱流成分は平板内に流れ込むと速やかに減衰する
ため、平板内の層流の流れ方向は一定しており、光軸と
層流方向の成す角度も変化しない。

【００６１】ところで、気体の屈折率は前述のように、
層流の流れ方向に沿っては均一であるが、層流の断面内
の別の場所においては不均一となっていることが考えら
れる。このため、層流の流れ方向とは任意の角度を成す
測定光束に沿った屈折率の分布も不均一に存在している
ことが考えられる。

【００６２】しかし、気体の屈折率は層流の流れの中で
は任意の場所において時間的に不変なので、このような
屈折率ムラが測定光路上に存在していても測長に影響す
ることはない。即ち、測定光束の光路長は時間的に変化
することはなく、光路長の変動幅が低減される。

【００６３】このように、本発明でも整流構造体を設
け、その外部（通常は、チャンバー内など）での気流を
利用することによって、気体の平均風速を特に小さくす
る必要なく、内部の測定光路上の気流のレイノルズ数を
小さくすることができるため、層流を形成することがで
きる。

【００６４】本発明のレーザー干渉距離測定装置は、平
板が測定光路の軸方向に伸縮可能な構造を有しているた
め、対象物の位置が測定光路の軸方向に変位した結果と
して測定距離が変化する場合においても、測定距離に応
じて伸縮する平板によって測定光路は常に平行間隙内に
貫通してしており、平行間隙内を流れる一定方向の層流
は維持され続ける。従って、測定光束は屈折率が時間的
に一定の空間の中に沿って存在し続けることになり、光
路長の変動幅を低減することができる。

【００６５】

【実施例】以下に、実施例を通じ本発明を更に詳しく説
明する。図１には半導体素子製造用露光装置（ステッパ
ー）に組み込まれたレーザー干渉距離測定装置に関する
概略図が第一実施例として示されている。本実施例の装
置は、対象物としての反射鏡の反射面１２、ビームスプ
リッター１４、整流構造体としての円筒１３で概略構成
され、これら全体は不図示の空調チャンバー内に設置さ
れている。

【００６６】円筒１３は、不図示のレーザー光源からの
光束が導かれて反射面１２とビームスプリッター１４と
の間の空間に形成された測定光路１５を同軸状に囲み、
かつ、円筒１３の両端開口が、反射面１２およびビーム
スプリッター１４と接することなく、ある程度の透き間
を持つように設けられている。これら両端の透き間は、
一方が気流を取入れる開口、他方が気流を排出する開口
としての機能をも備え、円筒１３外に存在する空調によ
る気流を円筒内すなわち測定光路１５上に自然に取り込
むことができる。

【００６７】整流構造体としての円筒１３は、その断面
（内半径）によって測定光路１５における気流の断面の
大きさを制限し、その内部における気体が円筒１３の軸
方向に流れる層流を形成するように設計されている。す
なわち、円筒１３の内半径は、前述の条件式（３）の流
れの断面寸法Ｌに対応して定められており、空調による
気流の平均風速Ｖに応じて条件式（３）を満足するよう
に構成されている。例えば、気流の平均風速ＶをＶ＝３
０ｃｍ／ｓとすれば、円筒１３の内半径Ｌに対する条件
として（０＜）Ｌ＜５ｃｍが得られる。

【００６８】円筒１３の両端開口の透き間から自然と円
筒内に進入する気流の速度は、円筒外の気流の速度より
も遅くなるため、上記の場合、円筒１３の半径を５ｃｍ
以下とすれば、円筒１３内では層流が流れる。ここで、
測定光路１５全体が層流で覆われるためには、円筒両端
の透き間の大きさを円筒１３の内半径と同程度以下にす
るのがよい。透き間が開き過ぎると、測定光路１５上の
一部（透き間部分）で気流が乱流となる恐れがある。

【００６９】以上のように構成された円筒１３は、両端
のいずれかの透き間から外部の気流を取り込み、それを
測定光路１５上全体で軸方向の層流として流す機能を持
つものであり、同様の機能を有するものであれば、円筒
に限らず、楕円筒、角筒（三角、四角、その他）などを
用いてもよい。

【００７０】更に、整流構造体としての円筒１３はその
軸方向に伸縮可能な構造を有していることが好ましい。
例えば内外径のわずかに異なる二つの円筒をはめ合わせ
た二重筒構造のものが考えられる。図１（ｂ）に示すよ
うに、ビームスプリッター１４ｂ側には円筒Ａを固設
し、その延長上の反射面１２ｂ側には円筒Ｂを測定光路
の軸方向に移動可能に設ける。円筒Ｂには、駆動機構１
６ｂおよびその制御機構（不図示）が接続されている。
円筒Ｂが、円筒Ａとの重なり部分を維持しつつ移動すれ
ば、円筒１３ｂの全体の長さが変化する。

【００７１】円筒Ｂの移動は駆動機構１６ｂを通して制
御されており、移動ステージ１１ｂ上に固設された反射
面１２ｂが光路１５の軸方向に移動するのに対応してい
る。つまり、円筒Ｂの移動は、移動ステージ１１ｂの光
軸方向移動と、常に等しい長さ分だけ、同じ方向に、同
時に行われるようになっている。従って、円筒Ｂの開口
部は反射面１２ｂと接触せず、常に一定の間隔（透き
間）が保たれる。

【００７２】伸縮可能な構造としては、このような２重
筒構造に限らず、図１（ｃ）に示すような蛇腹式のもの
や、多段式鏡胴、竹の子バネ、スパイラルチューブなど
何でもよい。このような構造を備えることによって、測
定光路１５の長さ（測定距離）が変化した場合でもそれ
に対応して円筒１３の長さが変化するので常に測定光路
１５を同軸状に囲むことができる。

【００７３】尚、これらの実施例においてビームスプリ
ッター１４は、装置の固定台上に固設されており、レー
ザー光源からの光束を少なくとも２光束に分割し、その
うち一つの光束を反射面１２の方へ導いて、反射面１２
に対して垂直照射させる。反射面１２は、ビームスプリ
ッター１４によって反射面１２に垂直入射する光束を再
び同一の測定光路１５に沿って再びビームスプリッター
１４に回帰させる方向に反射させる。この光束の往復光
路が測定光路１５である。

【００７４】反射面１２は、不図示の半導体ウエハを上
面に保持している移動ステージ１１上の一端辺に固設さ
れた反射鏡の反射面であり、移動ステージ１１にはステ
ージ駆動機構およびその制御機構（いずれも不図示）が
接続されているため、移動ステージ１１を変位させるこ
とによって反射面１２も測定光路１５の軸方向に変位す
る。固定されているビームスプリッター１４に対して反
射面１２の位置が変位すれば、測定光路１５の長さすな
わち測定距離が変化することとなる。

【００７５】ここで、前述の様に円筒１３の伸縮と移動
ステージ１１の変位は、常に等しい長さ分だけ、同じ方
向に、同時に行われるようになっているため、測定距離
の変化に応じて円筒１３の長さも変化する。従って、測
定光路１５は常に円筒１３によって同軸状に囲まれるこ
とになる。

【００７６】以上のようなレーザー干渉距離測定装置を
用いて行われる移動ステージ１１の位置測定は、ステー
ジ１１上に載置された半導体ウエハ（不図示）を露光の
ために目標となっている位置まで移動させるために行わ
れるものである。このとき、ウエハ位置決定を効率よく
行うために、ステージ位置測定は移動ステージ１１を移
動させながら逐次行われる。それでも、測定光路１５上
においてはその軸方向に流れる層流は維持され続ける。
つまり、測定光束１５は屈折率が変化しない空間に沿っ
て存在し続けることになり、測長における光路長の変動
幅を低減することができる。従って、位置決め精度が向
上する。

【００７７】これらの実施例に係るレーザー干渉距離測
定装置を、温度が制御された空調チャンバー内に配置
し、測定光路の長さ（ビームスプリッター１４と反射面
１２の間隔）を２４ｃｍに固定して光路長の変動を連続
測定した結果について説明する。チャンバー内の空調に
よる気流の平均風速は４０ｃｍ／ｓ程度であった。

【００７８】まず、比較のために、上記測定条件下で測
定光路上に整流構造体を設けない場合の結果を図５に示
す。縦軸は測定光路の長さの測定値（設定値をゼロにし
たときの変動を表している）、横軸は経過時間である。
この平均振幅（変動幅）は９．６ｎｍであった。

【００７９】本第一実施例の整流構造体の円筒１３を、
測定光路１５上に配置する場合の光路長の変動を連続測
定したところ、図６に示すような結果が得られた。円筒
１３の直径は１．６ｃｍであり、円筒１３とビームスプ
リッター１４および円筒１３と反射面１２の間には、そ
れぞれ１．０ｃｍの透き間を設けてある。

【００８０】測定は上記（図５の測定）と同一条件、同
一光学系の下で行われた。縦軸は測定光路の長さの測定
値（設定値をゼロにしたときの変動を表している）、横
軸は経過時間である。この平均振幅は２．２ｎｍであっ
た。整流構造体を配置しない場合の平均振幅と比べて約
５分の１に変動を低減できている。

【００８１】円筒１３外に存在する空調による気流は、
その流速と空間の広がりの大きさ（数１０ｃｍ）を考慮
すると、乱流として流れていることが推測される。ここ
で、チャンバー内の気流の速さを小さくすることは、防
塵フィルターの性能や冷却性能に起因する最小値の制限
があるため難しい。

【００８２】これに対して、本実施例では、整流構造体
としての円筒１３を空調による気流の存在している中に
配置することによって、円筒両端の透き間から円筒１３
内部に自然に取り込まれる気流を層流として流し、チャ
ンバー内に乱流や屈折率のムラが存在していても測定光
路１５上全体ではそれら影響を受けないようにした。こ
のため、測定する光路長の変動幅（又は誤差）を低減す
ることができる。

【００８３】このように、本実施例では、気流として空
調チャンバー内に存在しているものをそのまま利用し、
円筒１３の内径を設計するだけで容易に光路長の変動幅
を低減することができる。

【００８４】更に、本実施例の整流構造体は非常に簡易
構造であり、装置の改良も容易で、コストを抑えること
ができる利点がある。また、測定誤差が大幅に改善され
るので、超精密測長に寄与することができ、ステッパー
などに応用した場合に高精度の位置合わせや転写露光が
効率良く行える。

【００８５】円筒１３の両端には透き間があるため、精
密な移動ステージ１１の動きを妨げることがない。ま
た、透き間が十分大きいため、円筒１３を移動ステージ
１１に非接触に保ったまま伸縮させる機構が容易とな
る。

【００８６】図２に第二実施例に関する上から見た概略
図を示す。これは第一実施例と同様のステッパーの移動
ステージ２１に組み込まれたレーザー干渉距離測定装置
である。本実施例の装置は、対象物としての反射鏡の反
射面２２、ビームスプリッター２４、整流構造体として
の円筒２３で概略構成され、これら全体は不図示の空調
チャンバー内に設置されている。

【００８７】本実施例の円筒２３は、不図示のレーザー
光源からの光束が導かれて反射面２２とビームスプリッ
ター２４との間の空間に形成された測定光路２５を同軸
状に囲み、かつ、円筒２３の両端開口が、反射面２２お
よびビームスプリッター２４と接することなく設けられ
ている。

【００８８】本実施例の円筒２３は、第一実施例と同様
に条件式（３）を満足する内半径と、軸方向に伸縮可能
な構造を備えており、更に円筒２３のいずれか一端部の
近傍には気流取入れ開口部２６、他端部には気流排出開
口部２７を備えている。

【００８９】開口部２６と２７は、円筒２３の内直径と
同程度もしくは直径よりやや小さい程度の大きさを持
ち、好ましくは気流を乱さないように滑らかな形状（例
えば、円形で縁をまるめたものなど）にされた孔であ
り、円筒外に存在する空調による気流の方向に合わせ
て、気流を効率よく取り込むことができ、更に排出する
ことができるように配設されている。

【００９０】即ち、この実施例では、空調チャンバーに
よる測定光路２５付近の気流が図中の下方から上方に向
け矢印の如く流れており、この気流の上流方向に向けて
気流取入れ開口部２６が設けられ、逆に下流方向に向け
て気流排出開口部２７が設けられている。

【００９１】従って、空調による気流は、気流取入れ開
口部２６から円筒２３内すなわち測定光路２５上に自然
に効率よく取り込まれ、円筒２３内では気流取入れ開口
部２６から気流排出開口部２７へ向かう円筒２３の軸に
沿った流れ方向を持つ安定な層流が形成され、気流排出
開口部２７から自然に排出される。

【００９２】このように、本実施例の整流構造体は、円
筒２３と開口部２６と２７とを含む構成のため、測定距
離が変化しても、それに応じて測定光路２５上において
軸方向の層流を容易且つ安定に形成させることができ
る。従って、測定光束は屈折率が変化しない空間に沿っ
て存在し続けることになり、測長における光路長の変動
幅に対する低減効果が大きく、位置決め精度が向上す
る。

【００９３】二つの開口部２６、２７の配置によって、
測定光路に対する層流の方向などをコントロールするこ
ともできる。

【００９４】本第二実施例の整流構造体の円筒２３を測
定光路２５上に配置する場合の、光路長の変動を連続測
定したところ、図７に示すような結果が得られた。第１
実施例と同様に円筒２３の直径は１．６ｃｍであり、円
筒２３とビームスプリッター２４および円筒２３と反射
面２２の間には、それぞれ０．１ｃｍの透き間を設けて
ある。気流取入れ開口部２６と気流排出開口部２７の直
径はいずれも１．４ｃｍであり、それぞれの開口部の中
心位置が円筒２３の開口より１．２ｃｍの位置に設け
た。

【００９５】測定は上記（図５の測定）と同一条件、同
一光学系の下で行われた。縦軸は測定光路の長さの測定
値（設定値をゼロにしたときの変動を表す）、横軸は経
過時間である。この平均振幅は２．１ｎｍであった。こ
れは整流構造体を配置しない場合の平均振幅と比べて約
５分の１に変動を低減できている。

【００９６】このように、気流自体は空調チャンバー内
に存在しているものをそのまま利用し、円筒２３の内半
径及び開口部２６、２７を設計するだけで容易に変動幅
を低減することができる本実施例は、非常に簡易構造で
あり測定誤差を大幅に低減することができる。このた
め、低コストで、超精密測長を行うことができる。

【００９７】図３に本発明の第三実施例に関するレーザ
ー干渉距離測定装置を上から見た概略図を示す。これは
第一実施例と同様のステッパーの移動ステージ３１に組
み込まれたものである。本実施例の装置は、対象物とし
ての反射鏡の反射面３２、ビームスプリッター３４、整
流構造体としての円筒３３で概略構成され、これら全体
は不図示の空調チャンバー内に設置されている。

【００９８】本実施例の円筒３３は、不図示のレーザー
光源からの光束が導かれて反射面３２とビームスプリッ
ター３４との間の空間に形成された測定光路３５を同軸
状に囲み、かつ、円筒３３の両端開口が、反射面３２お
よびビームスプリッター３４と接することなく設けられ
ている。

【００９９】本実施例の円筒３３は、第二実施例と同様
に条件式（３）を満足する内半径と、軸方向の伸縮可能
な構造と、円筒３３のいずれか一端部には気流取入れ開
口部３６を備えており、更に、気流取入れ開口部３６に
強制的に気流を送り込む給気装置３８を備えている。

【０１００】給気装置３８は、装置の外部に設置された
扇風機、ポンプ、ファン等から成り、送られた気流は、
円筒３３の他端の開口へ向かう円筒３３の軸に沿った流
れ方向を持つ安定な層流を形成し、その開口から円筒３
３の外へ排出される。このときの気流の速度は、装置内
の空調による気流の速度と同程度がよい。

【０１０１】このように、本実施例の整流構造体は、円
筒３３と気流取入れ開口部３６に備えられた給気装置３
８で構成されているため、測定距離が変化しても、それ
に応じて測定光路３５上において軸方向の安定な層流を
確実に形成させることができる。従って、測定光束は屈
折率が変化しない空間に沿って存在し続けることにな
り、測長における光路長の変動幅に対する低減効果が大
きく、位置決め精度が向上する。

【０１０２】また、給気装置３８が気流条件の制御手段
を備えている場合には、温度、密度、組成、水蒸気圧な
どの環境パラメータがコントロールされた気流を円筒３
３に送り込むことも可能である。例えば、温度一定の気
流を送り込む場合、気流取入開口部３６から装置外部に
通じるパイプ（管）として長い金属管を用いれば、気流
の温度は金属管と同じになる。

【０１０３】このように環境パラメータを一定にした気
流を送り込む場合、測定光束に対する屈折率が均一化さ
れ、円筒３３の外を流れている気流を自然に任せて取り
込んでいるよりは、長期的に安定な層流を形成させるこ
とができ、光路長の変動幅の低減に一層の効果がある。
更に安定した光路長の測定を行うことができる。

【０１０４】更に、気流の供給だけでなく、気流排出開
口部から装置の外部への気流排出も強制的に行なっても
よい。この場合、円筒３３内における層流の安定性がよ
り向上し、光路長の変動幅をより低減することができる
利点がある。

【０１０５】図４は、本発明の第四実施例に係る半導体
素子製造用露光装置（ステッパー）に組み込まれたレー
ザー干渉距離測定装置に関する概略図を示している。本
実施例の装置は、対象物としての反射鏡の反射面４２、
ビームスプリッター４４、整流構造体としての一対の平
板４３で概略構成され、これら全体は不図示の空調チャ
ンバー内に設置されている。

【０１０６】一対の平板４３は平行間隙を形成してお
り、その四方は開放されているため、平板４３の外を流
れる空調による気流は自然に平行間隙内に取り込まれ
る。整流構造体としての一対の平板４３は、取り込まれ
た気流の断面の大きさをその相対間隔（又は間隙）によ
って一次元方向に小さく制限し、平板４３内における気
流がその平面に略平行な方向に流れるまっすぐな層流を
形成するように構成されている。

【０１０７】即ち一対の平板４３は、その相対間隔が流
れの断面寸法Ｌに対応しており、空調による気流の平均
風速Ｖに応じて前述の条件式（３）を満足するような構
成となっている。例えば、気流の平均風速ＶをＶ＝３０
ｃｍ／ｓとすれば、一対の平板４３の間隔Ｌに対する条
件として（０＜）Ｌ＜５ｃｍが得られる。

【０１０８】反射面４２とビームスプリッター４４との
間の空間には、不図示のレーザー光源からの光束が導か
れて形成された測定光路４５が存在する。一対の平板４
３による平行間隙の中を、測定光路４５が、平面に対し
て略平行になるように貫通している。ここで、図におい
ては一対の平板４３は測定光路４５を上下方向に挟んで
いるが、この方向はこれに限らず、左右や斜め方向から
挟んでも構わない。

【０１０９】従って、測定光路４５上には、平板４３の
外を流れる気流の自然な流れ込みを利用した層流が、測
定光路４５の方向とは任意の角度を保って形成されるこ
とになる。つまり、層流の流れ方向すなわち層流と測定
光路４５のなす角度は、平板４３の外を流れる気流の方
向に依存して０から９０度の範囲で取り得る。このこと
から、層流は測定光路４５を横切って流れることとな
る。

【０１１０】しかし、平板４３の外を流れる気流の平均
的な方向はほとんど変化せず、乱流成分は平板内に入る
と速やかに減衰するため、層流の流れ方向は一定してい
ることとなる。

【０１１１】このような場合、層流の断面内における環
境パラメータの不均一分布を反映して、測定光路４５上
に沿った屈折率の分布が不均一となっていることが考え
られる。しかし、気体の屈折率は層流の流れの中では任
意の場所において時間的に不変なので、このような屈折
率ムラも時間的に一定となり、それが測定光路４５上に
存在していても測定光路全体に変化が生じないので、測
長に影響することはない。すなわち測定光束４５の光路
長（変化又は誤差）は時間的に変化することはなく、光
路長の変動幅を低減することができる。

【０１１２】更に、一対の平板４３は測定光路４５の軸
方向に伸縮可能な構造を有している。例えば、間隔のわ
ずかに異なる二組の平板をはめ合わせた二重構造のもの
であれば、図４（ｂ）に示すように、ビームスプリッタ
ー４４ｂ側には平板Ａが固設され、その延長上の反射面
４２ｂ側には平板Ｂが測定光路４５ｂの軸方向に移動可
能になるよう、駆動機構４６ｂおよびその制御機構（不
図示）を接続して設けられている。平板Ｂが、平板Ａと
の重なり部分を維持しつつ移動すれば、一対の平板４３
ｂの全体の測定光路方向の長さが伸縮することになる。

【０１１３】平板Ｂの移動は、移動ステージ４１ｂ上に
固設された反射面４２ｂの移動に対応するように駆動機
構４６ｂを通して制御されている。つまり、平板Ｂの移
動は、移動ステージ４１ｂの移動と、常に等しい長さ分
だけ、同じ方向に、同時に行われるようになっている。
従って、平板Ｂは反射面４２ｂと接触せず、常に一定の
間隔が保たれる。

【０１１４】このように二組の水平方向の平板（Ａ、
Ｂ）を組み合わせた構造の場合には、反射面４２ｃ側の
平板Ｂを、図４（ｃ）に示すように反射面４２ｃの搭載
された移動ステージ４１ｃに支持部材４６ｃを介して固
設しても構わない。このとき、平板Ｂと反射面４２ｃと
の間隔は予め定めたまま維持され、当然接触することは
ない。従って、平板Ｂは移動ステージ４１ｃと同時に移
動することなり、それでも平板Ａとの重なり部分は維持
されているので、一対の平板４３ｃの全体の測定光路方
向の長さが伸縮することになる。このとき伸縮のための
駆動機構および駆動手段が不要となる。

【０１１５】反射面４２ｂ、４２ｃは測定光路４５ｂ、
４５ｃの一端に設けられている。固定されているビーム
スプリッター４４ｂ、４４ｃに対して反射面４２ｂ、４
２ｃ（移動ステージ４１ｂ、４１ｃ）が測定光路４５
ｂ、４５ｃの軸方向に変位すれば、測定光路４５ｂ、４
５ｃの長さ（測定距離）は変化するが、それに応じて一
対の平板４３ｂ、４３ｃの長さが変化する。

【０１１６】このような構造を備えることによって、測
定光路４５の長さ（測定距離）が変化した場合でも、測
定距離に対応して平板４３の長さが変化するので、常に
測定光路４５は平行間隙内を貫通することができる。そ
して、測定光路４５上には上記層流が形成された状態が
維持される。従って、測定光束は屈折率が時間的に変化
しない空間の中に存在し続けることになり、光路長の変
動幅を低減することができる。

【０１１７】ここでは、伸縮可能な構造として、間隔の
わずかに異なる二組の平板をはめ合わせた二重構造のも
のについて述べたが、これは必ずしも二重構造である必
要はなく、図４（ｄ）に示すような蛇腹構造４３ｄなど
でもよい。蛇腹構造であれば、測定距離の変化に対応す
るように駆動機構４６ｄを通して制御された蛇腹が伸び
縮みするので、やはり同様の効果を得ることができる。

【０１１８】通常、以上のようなレーザー干渉距離測定
装置を用いた距離測定は、半導体ウエハ（不図示）を露
光のために目標となっている位置まで移動させるため
に、移動ステージ４１を移動させながら逐次行われる。
それでも、測定光路４５上においてはその軸方向に流れ
る層流は維持され続ける。つまり、測定光束は屈折率が
変化しない空間に沿って存在し続けることになり、測長
における光路長の変動幅を低減することができる。従っ
て、位置決め精度が向上する。

【０１１９】尚、一対の平板４３の外に存在する空調に
よる気流は、その流速と空間の広がりの大きさ（数１０
ｃｍ）を考慮すると、乱流として流れていることが推測
される。しかし、整流構造体としての一対の平板４３を
気流の中に配置することで、自然に内部に取り込まれた
気流は層流となるため、屈折率のムラ等が存在していて
もその影響を受けることはなく光路長の変動幅を低減す
ることができる。

【０１２０】次に、本実施例の整流構造体の一対の平板
４３を測定光路４５上に配置する場合の、光路長の変動
を連続測定したところ、図８に示すような結果が得られ
た。一対の平板４３の間隔は１．０ｃｍ、平板の大きさ
は２３．８ｃｍ（測定光路に沿った長さ）×２１．５ｃ
ｍ（測定光路に対して垂直な辺の長さ）のものを用い
た。

【０１２１】測定は上記（図５の測定）と同一条件、同
一光学系の下で行われた。縦軸は測定光路４５の長さの
測定値（設定値をゼロにしたときの変動を表してい
る）。横軸は経過時間である。この平均振幅は１．９ｎ
ｍであった。これは整流構造体を配置しない場合の平均
振幅と比べて約５分の１に変動を低減できている。

【０１２２】このように、本実施例によれば気流の速度
は空調チャンバー内に存在しているものをそのまま利用
し、平板４３の間隔等を設計するだけで容易に光路長の
変動幅を低減することができる。本実施例は、非常に簡
易構造であり測定誤差を大幅に低減することができるの
で、超精密測長に寄与する。

【０１２３】また、平板４３はある程度の透き間を持っ
て配置されているため、ステージの保守時やステージの
ステップ移動時、マスクやウエハを交換するときなど位
置測定の不必要なときに着脱が極めて容易であり、邪魔
になることがなくなった。更に、反射鏡等との間に透き
間がある（非接触）ために、外部の振動が整流構造体を
介して移動ステージ側に伝搬し、ステージの位置決め精
度を低下させることもなくなった。

【０１２４】また、本実施例では、一対の平板４３を測
定光路４５を挟んで配置したが、ステッパー装置の測定
光路周辺の空間をレイノルズ数の制限を考慮して設計
し、当該部位を整流構造体として利用しても構わない。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザー
干渉距離測定装置によれば、測定光路の周辺に乱流等に
よる気体の屈折率の不均一分布が存在していても、測定
光路上には整流構造体による層流が存在するので、屈折
率ムラの影響を受けることなく、光路長の変動を低減で
きる。低減の効果は、測定結果より、整流構造体を設け
ない場合の３分の１から１０分の１程度である。

【０１２６】このように、本発明によれば、非常に高精
度な位置測定を行うことができるので、本発明のレーザ
ー干渉距離測定装置を半導体集積回路の製造装置に用い
れば、ステージの高精度な位置決めが可能となり、ウエ
ハに形成されるパターンの重ね合わせ精度が向上し、よ
り集積度の高い集積回路を歩留よく製造することがで
き、極めて有益である。

【０１２７】また、露光装置などの中を流れている気流
を利用するため、簡単な構造で容易に上記のような高精
度な測定が可能であるため、装置の簡略化を図ることが
でき、コスト的に有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は第一実施例に係るステッパーに組み込
まれたレーザー干渉距離測定装置の概略図である。
（ｂ）は（ａ）に示した円筒１３の伸縮構造の一例を示
す説明図である。（ｃ）は（ａ）に示した円筒１３の伸
縮構造のほかの例を示す説明図である。

【図２】第二実施例に係るステッパーに組み込まれたレ
ーザー干渉距離測定装置の上面図である。

【図３】第三実施例に係るステッパーに組み込まれたレ
ーザー干渉距離測定装置の上面図である。

【図４】（ａ）は第四実施例に係るステッパーに組み込
まれたレーザー干渉距離測定装置の概略図である。
（ｂ）は（ａ）に示した一対の平板４３の伸縮構造の一
例を示す説明図である。（ｃ）は（ａ）に示した一対の
平板４３の伸縮構造のほかの例を示す説明図である。
（ｄ）は（ａ）に示した一対の平板４３の伸縮構造のほ
かの例を示す説明図である。

【図５】測定光路に整流構造体を設けない場合の光路長
変動を測定した結果のグラフである。

【図６】整流構造体として第一実施例の円筒を測定光路
に設けた場合の光路長変動を測定した結果のグラフであ
る。

【図７】整流構造体として第二実施例の円筒を測定光路
に設けた場合の光路長変動を測定した結果のグラフであ
る。

【図８】整流構造体として第四実施例の一対の平板を測
定光路に設けた場合の光路長変動を測定した結果のグラ
フである。

【符号の説明】

１１、１１ｂ，１１ｃ，２１、３１、４１，４１ｂ，４
１ｃ：移動ステージ１２、１２ｂ，１２ｃ，２２、３２、４２，４２ｂ，４
２ｃ：反射面１３、１３ｂ、１３ｃ、２３、３３：円筒（整流構造
体）４３、４３ｂ、４３ｃ：一対の平板（整流構造体）１４、１４ｂ，１４ｃ，２４、３４、４４，４４ｂ，４
４ｃ：ビームスプリッター１５、１５ｂ，１５ｃ，２５、３５、４５，４５ｂ，４
５ｃ：測定光路２６、３６：気流取込れ開口部２７：気流排出開口部３８：給気装置１６ｂ，１６ｃ，４６ｂ，４６ｄ：駆動機構４６ｃ：支持部材

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気体中を通過する測定光路に沿ってレー
ザービームを照射して対象物までの距離を測定するレー
ザー干渉距離測定装置において、前記気体を前記測定光路に対して予め定められた一定方
向の層流であって、前記測定光路における前記気体のレ
イノルズ数Rが０＜R＜１０００となるように流す整流構
造体を備え、該整流構造体が前記測定光路を同軸状に囲
む筒体を含むことを特徴とするレーザー干渉距離測定装
置。
【請求項２】前記筒体が、前記測定光路の軸方向長さ
が伸縮可能に構成されていることを特徴とする請求項１
に記載のレーザー干渉距離測定装置。
【請求項３】前記筒体が、いずれか一端部に気流取入
れ開口部を備え、他端部に気流排出開口部を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザー干渉距離測
定装置。
【請求項４】前記気流取入れ開口部に強制的に気流を
送り込む給気装置を更に備えていることを特徴とする請
求項3に記載のレーザー干渉距離測定装置。
【請求項５】気体中を通過する測定光路に沿ってレーザ
ービームを照射して対象物までの距離を測定するレーザ
ー干渉距離測定装置において、前記気体を前記測定光路に対して予め定められた一定方
向の層流であって、前記測定光路における前記気体のレ
イノルズ数Rが０＜R＜１０００となるように流す整流構
造体を備え、該整流構造体が平行間隙を形成する一対の
平板を含み、この平行間隙内に前記測定光路が貫通する
ように配設されていることを特徴とするレーザー干渉距
離測定装置。
【請求項６】前記平板が、前記測定光路の軸方向長さ
が伸縮可能に構成されていることを特徴とする請求項５
に記載のレーザー干渉距離測定装置。