JPH0210201A - 二波長干渉計による測長方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、異なる三波長のレーザ光を干渉させて移動
体の移動量を精密に測定する二波長干渉計による測長方
法及び装置に関し、特に露光装置等の高い位置決め精度
を要求される装置に適用して好適なものである。

〔従来の技術〕

従来の二波長干渉計による測長装置としては、「センサ
技術」　（昭和６２年４月２５日情報調査会発光）の３
３頁及び３４頁に記載されているものがある。

この従来例は、第５図に示すように、レーザ装置１と、
このレーザ装置１から出力される僅かに異なる２周波数
ｒ、、ｒ！のレーザ光が入射される偏ｌ１ｉＩＪビーム
スプリンタ２と、この偏向ビームスプリンタ２を透過す
る周波数ｆ１のレーザ光を反射させる移動体３に配設さ
れたキューブコーナー４と、偏向ビームスプリンタ２で
反射される周波数ｆ２のレーザ光を反射させる固定部に
配設されたキューブコーナー５と、偏向ビームスプリッ
タ２から出力されるレーザ光を受光するレシーバ−６と
、このレシーバ−６の出力信号とレーデ装置ｌから出力
される基準信号とに基づいて移動体３の移動量を表す測
定信号を出力する測定装置７とを備えている。ここで、
レーザ装置１は、僅かに異なる２周波数ｒ、、ｒ、のレ
ーザ光を出力するゼーマンレーザｌａのレーザ光を１／
４波長板で偏向面が９０度の回転角差を有する直線偏光
に変換し、次いでテレスコープ光学系１ｂでビーム径を
拡張して２周波数のレーザ光が重畳されたレーザ光を出
力すると共に、このレーザ光をビームスプリッタＩＣで
分岐し、これをさらにビームスプリッタｌｄで分岐して
、その一方をホトディテクタ１ｃで光電変換し、これを
基準信号として出力し、他方を同様にホトディテクタ１
ｒで光電変換してレーザ同調回路１ｇに入力し、このレ
ーザ同調回路１ｇでゼーマンレーザ１ａを制御してレー
ザ光の波長を自動制御するように構成されている。

而して、移動体３を移動させることにより、キューブコ
ーナー４で反射された反射光がドツプラーシフトを受け
てｆ１±Δｆ１の周波数の光となり、これと固定部に配
置されたキューブコーナー５で反射した周波数ｆ２の反
射光とが偏向ビームスプリフタ２の偏向面で干渉されて
、ｆｔ−ｆ。

±Δ「、の光ビート信号がレシーバ−６で検出される。

この信号とレーザ装置１から出力される基準信号ｆ１及
びｆｔを測定装置７に入力することにより、この測定装
置７でΔｆ、を算出し、これに基づいてｌ／４波長の移
動量毎に１パルスを発生させ、これをカウントすること
により、位置情報を形成してこれを出力する。

また、他の従来例として、第６図に示すように、移動体
３に配設したキューブコーナー４を平面鏡９に置換する
と共に、平面鏡９と偏向ビームスプリッタ２との間に１
／４波長板１０を介挿し、且つ偏向ビームスプリンタ２
のキューブコーナー５とは反対側の面にキューブコーナ
ー１１を配πすることによって、偏向ビームスプリッタ
２を透過した周波数ｆ、のレーザ光は１／４波長板１０
で偏向面が４５度回転され、次いで平面鏡９で反射され
て周波数ｆ１±Δｆ１の反射光となり、再度１／４波長
板ｌＯを通過することにより、偏向面が再度４５度回転
されるので、偏向ビームスプリッタ２の偏向面で反射さ
れてキューブコーナーｔｌに向かいこれによって反射さ
れて再度偏向ビームスプリッタ２に向かい、その偏向面
で反射されてｌ／４波長板１０を介して平面鏡９で反射
されて周波数ｒ、±２Δｆ、の反射光となり、これが１
／４波長板ｌＯを介して偏向ビームスプリッタ２に入射
されることにより、この偏向ビームスプリッタ２の偏向
面で周波数ｆ、のキューブコーナー５での反射光と干渉
してレシーバ−７に入射される。

この従来例によると、偏向ビームスプリッタ２を透過し
た周波数ｆｔのレーザ光が移動体３に形成された平面鏡
９で２度反射されるので、高精度の位置偏位情頼が得ら
れる利点がある。

そして、以上のようなレーザ測長装置を使用した露光装
置としては、従来、第７図〜第９図に示す構成を有する
ものが提案されている。

すなわち、第７図の露光装置は、基台２）上にＹ方向に
移動自在にＹ方向移動テーブル２２Ｙを配置し、この移
動テーブル２２Ｙ上にＸ方向に移動自在にＸ方向移動テ
ーブル２２Ｘを配置し、このＸ方向移動テーブル２２Ｘ
上に被露光部材２３を載置すると共に、この被露光部材
２３に対向して、基台２）に固設された凹型コラム２４
に投影装置２５が固定された構成を有し、Ｘ方向移動テ
ーブル２２Ｘ上に配設された平面鏡２６Ｘ、２６Ｙにそ
れぞれ外側から対向する固定部に第６図に示すキューブ
コーナー５及び１１を有する偏向ビームスプリンタ２Ｘ
、２Ｙが配設され、これら偏向ビームスプリッタ２Ｘ、
２Ｙにレーザ装２ｉ′１からのレーザ光がビームスプリ
ッタ２７で分岐されて入射される（例えば特開昭６３−
７６４２５号公報参照）。

また、第８図の露光装置は、基台２）上にＹ方向に移動
自在にＹ７ｊ’向移動テーブル２２Ｙが配設され、この
Ｙ方向移動テーブル２２Ｙ上に被露光部材２３が載置さ
れ、且つ門型コラム２４にＸ方向に移動自在にＸ方向移
動テーブル２２Ｘを配設し、このＸ方向移動テーブル２
２Ｘ上に投影装置２５を固着し、さらにＹ方向移動テー
ブル２２Ｙ及び投影装置２５にそれぞれキューブコーナ
ー２５Ｘ、２５Ｙが固着された構成を有し、各キューブ
コーナー２５Ｘ、２５Ｙに対向する固定部に第５図に示
すキューブコーナー５を備えた偏向ビームスプリンタ２
Ｘ、２Ｙが配設され、これら偏向ビームスプリッタ２Ｘ
、２Ｙにレーザ装置１からのレーザ光がビームスプリッ
タ２７で分岐されて入射される。

さらに、第９図の露光装置は、基台２）上に被露光部材
２３を載置する固定テーブル２９が配設され、且つ門型
コラム２４が基台２）に対してＹ方向に移動自在に配設
され、この門型コラム２４にＸ方向移動テーブル２２Ｘ
がＸ方向に移動自在に配設され、このＸ方向移動テーブ
ル２２Ｘに投影装置２５が固着された構成を有し、門型
コラム２４及び投影装置２５にキューブコーナー２８Ｘ
及び２８Ｙが固着された構成を有し、各キューブコーナ
ー２８Ｘに対向する門型コラム２４に第５図に示すキュ
ーブコーナー５を配設した偏向ビームスプリッタ２Ｘが
、キューブコーナー２８Ｙに対向する固定部に同様の偏
向ビームスプリッタ２Ｙがそれぞれ配設され、各偏向ビ
ームスプリッタ２Ｘ、２Ｙにレーザ装置ｌからのレーザ
光がビームスプリッタ２７で分岐されて入射される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記第５図の従来例にあっては、移動体
にキューブコーナーを配設するので、第８図及び第９図
の露光装置のように、移動体が１方向のみに移動する場
合には問題がないが、第７図の露光装置において平面鏡
に代えてキューブコーナーを適用したときには、移動体
がキューブコーナー及び偏向ビームスプリフタの対峙す
る方向と直角方向に動くので、キューブコーナーの性質
」：光路が変化し検出できなくなる。また、第５図のキ
ューブコーナーに代えて紙面に垂直な三角柱状のプリズ
ムを用いれば第５図と同じ光路で偏位の検出はできるが
、この三角柱プリズムを正確に製作することが困難であ
るので、適用することができないという未解決の課題が
あった。

また、上記第６図の従来例にあっては、偏向ビームスプ
リンタ２と移動体に形成した平面鏡とを対峙させるよう
にしているので、第７図の露光装置において仮に、偏向
ビームスプリッタを配置するＺ方向位置に余裕がある場
合にはよいが、小型が要求される場合は偏向ビームスプ
リッタ自体がある程度の大きさを有するので、偏向ビー
ムスプリフタから平面鏡に出射するビームのＺ方向高さ
位置と、被露光面上面との距離が適当な偏向手段を用い
ない限り大きくなり、平面鏡の傾きに起因するアツベの
誤差が生じ易くなり、測定誤差を生じる原因となる未解
決の課題があった。

また、露光装置として、第７図の構成を採用する場合に
は、結果的にＸＹ方向に移動することになるＸ方向移動
体にＸ方向及びＹ方向の平面鏡を形成し、これらにレー
ザ光を照射してＸ方向及びＹ方向の測長を行うようにし
ているので、再移動体の真直度等による誤差や、各測長
系全体としての熱変形や振動等による相対位置の変化に
よる誤差を分を含んだ測長結果を得ることができ、所謂
走り精度を高めることができるが、Ｙ方向移動体上にＸ
方向移動体が載置されている関係で、Ｙ方向移動体の慣
性が大きくなって、移動時に発生するリンギングが大き
くなり、制御性能が低下すると共に、Ｘ方向移動体及び
Ｙ方向移動体を被露光部材の大きさの２倍移動させる必
要があり、全体の装置が大型化するという未解決の問題
点があった。

さらに、露光装置として、第８図の構成を採用する場合
には、Ｘ方向移動体とＹ方向移動体とが独立しているの
で、両者の慣性は小さく制御性能を向上させることがで
きると共に、Ｘ方向移動体及びＹ方向移動体の移動量が
被露光部材の大きさに対応したものでよく、全体の装置
を小型化することができるが、′Ｘ方向移動体及びＹ方
向移動体の移動量を独立に測長するため、再移動体の真
直度等による誤差や各測長系全体としての相対位置の変
化による誤差を検知することができず、走り精度が低下
し、高精度の位置決めを行うことができないという未解
決の問題点があった。

またさらに、露光装置として、第９図の構成を採用する
場合には、凹型コラムの慣性が大きくなり、制御性能が
低下すると共に、第８図の場合と同様に、Ｘ方向及びＹ
方向の測長を独立して行うために、走り精度が低下して
高精度の位置決めを行うことができないという未解決の
問題点があった。

そこで、この発明は、上記従来例の未解決の課題に着目
してなされたものであり、干渉計から出力されるレーザ
光を光路変更手段で光路変更して反射手段に入射するこ
とにより、被露光部材の露光面又は作業面までの光路に
隙間が少ない場合でも確実且つ正確に測長を行うことが
できる二波長干渉計による測長方法及び装置を提供する
ことを００勺としている。

また、この発明は、例えばＸ方向に移動可能な移動体と
Ｙ方向に移動可能な移動体とが独立に配設されている場
合に、走り精度を低下させることなくＸ方向移動体及び
Ｙ方向移動体の移動量を測長することが可能な二波長干
渉計による測長装置を提供することを目的としている。

さらに、この発明は、露光装置において、全体の構成の
小型化と走り精度の向上とを満足することが可能な二波
長干渉計による測長装置を提供することを目的としてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、請求項（１）の二波長計に
よる測長方法は、９０度異なる偏向面を有し且つ安定し
た異なる周波数成分の２種類のレーザ光を発するレーザ
装置からのレーザ光を偏向子によって分離し、当該偏向
子を透過した第１のレーザ光を第１の反射手段によって
異なる光路の平行光として反射させて再度偏向子を透過
させて受光手段に入射させ、前記偏向子で反射された第
２のレーザ光を１／４波長板及び光路変更手段で構成さ
れる第１の光路を介して前記レーザ装置のレーザ光と平
行な面内に設けた第２の反射手段に入射させ、該第２の
反射手段での反射光を前記第１の光路を通って前記偏向
子を透過させ、当該偏向子を透過した透過光を第３の反
射手段によって前記第１のレーザ光の反射光と偏向子の
偏向面で交差するように反射させ、この反射光を偏向子
を透過させて、前記１／４波長板及び光路変更手段で構
成される前記第１の光路と平行な第２の光路を介して前
記第２の反射手段に入射し、その反射光を当該第２の光
路を介して偏向子に戻し、この偏向子で反射させて前記
第１のレーザ光と重畳させて前記受光手段に入射させ、
前記１／４波長板及び光路変更手段と前記第２の反射手
段とが相対移動可能に配設され、前記受光手段の受光出
力と前記レーザ装置のレーザ光を光電変換した基準信号
とに基づいて相対移動距離に応じた信号を得るようにし
たことを特徴としている。

また、請求項（２）の二波長干渉計による測長装置は、
９０度異なる偏向面を有し且つ安定した異なる周波数成
分の２種類のレーザ光を発するレーザ装置と、該レーザ
装置からのレーザ光を透過及び反射させて分離する偏向
子と、該偏向子を透過する第１のレーザ光を異なる光路
の平行光とし反射して前記偏向子に戻す第１の反射手段
と、前記偏向子で反射された第２のレーザ光を相対移動
可能な第２の反射手段に入射すると共にその反射光を透
過光として偏向子に戻す１／４波長板及び光路変更手段
と、前記偏向子を透過する第２のレーザ光の反射光を異
なる光路の平行光として偏向子の偏向面で前記第１のレ
ーザ光の反射光と交差するように反射する第３の反射手
段と、前記偏向子から出射される第１のレーザ光の反射
光と、第２のレーザ光の反射光とが重畳されたレーザ光
を受光する受光手段と、該受光手段の受光出力と前記レ
ーザ装置からのレーザ光を光電変換した基準信号とに基
づいて相対移動距離に応じた信号を形成する測定手段と
を備えたことを特徴としている。

さらに、請求項（３）の二波長干渉計による測長装置は
、一方の移動体に上記測長装置における偏向子、１／４
波長板及び光路偏向手段を２組配設し、他方の移動体に
光路偏向手段に対向してその移動方向及び一方の移動体
の移動方向と直交する平面鏡等の反射手段を設けて両移
動体の移動量を走り精度よく測長するようにしたもので
ある。

またさらに、請求項（５）の二波長干渉計による測長装
置は、被露光部材を載置して１方向に移動する移動テー
ブルと、被露光部材に対向して移動テーブルの移動方向
と直交する方向に移動する移動体に！３！置された投影
装置とを（ｌｌｉｌｌえ、前記投影装置に偏向子、１／
４波長板及び光路偏向手段を２３４１配設し、移動テー
ブルに光路偏向手段に対向してその移動方向及び投影装
置の移動方向と直交する平面鏡等の反射手段を設けて移
動テーブル及び投影装置の移動量を走りも１度よく測長
するようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、レーザ装置から出力される９０度
の偏向面を有し、且つ異なる周波数の２種類のレーザ光
を偏向ビームスプリッタで構成される偏向子で分離し、
この偏向子を透過する第１のレーザ光を第１の反射手段
で反射させて干渉計を透過させて受光手段に受光させる
と共に、干渉計で反射した第２のレーザ光を１／４波長
板、直角プリズム等の光路変更手段で構成される第１の
光路を通じて平面鏡等の第２の反射手段に入射し、その
反射光を第１の光路を通って偏向子に戻すことにより、
１／４波長板によって偏向面を９０度回転させ、これに
より偏向子を透過して第３の反射手段で反射させて偏向
子に戻り、再度偏向子を透過して前記第１の光路と平行
な第２の光路を通じて前記第２の反射手段に入射し、そ
の反射光を第２の光路を通じて偏向子に戻すことにより
、１／４波長板の作用によって偏向面をさらに９０度回
転させ、偏向子で反射して第１のレーザ光の反射光と重
畳させて受光手段に入射する。したがって、偏向子、１
／４波長板及び光路偏向手段をを移動させるか又は第２
の反射手段を移動させることによって、それらの移動に
応じたドツプラーシフトによって第２のレーザ光の周波
数が変動し、その変動量に基づいて移動量を算出する。

このとき、相対移動する平面鏡とプリズム、ミラー等の
光路変更手段とを対向させるだけでよいので、狭い場所
でも平面鏡を高くすることなく測長が可能となり、測長
精度を向上することができる。

また、例えばＸ方向に移動する移動体とＹ方向に移動す
る移動体とが独立している場合に、一方の移動体に両者
の移動方向に直交してそれぞれ平面鏡を配設し、他方の
移動体に両手面鏡に対向するように、偏向子、１／４波
長板及び光路変更手段を２組配設することにより、一方
の移動体の移動を他方の移動体の移動に反映することが
でき、走り精度を向上させることができる。このため、
露光装置に通用した場合には、高い走り精度を維持しな
がら被露光部材をａ３Ｉｚした移動体とこれに対向する
投影装置を１ｒ１３！置した移動体とを独立に設けるこ
とが可能となり、各移動体の慣性を小さくして制御性能
を向上させることができる。

Ｃ実施例〕 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図、第２図及び
第３図は第１図のｎ−ｎ線及び■−■線断面図である。

第１図において、３１は方形の基台であって、この基台
３１上に前後方向（Ｙ方向）に敷設された案内レール３
２ａとこれに係合するスライダ３２ｂとで構成されるリ
ニアガイド３２を介してＹ方向移動テーブル３３が摺動
自在に配設されている。

このＹ方向移動テーブル３３の上面には、カラーＣＲＴ
のシャドウマスク等の比較的大面積の被露光部材３４が
例えば真空チャック等の保持装置て吸着保持されている
と共に、上面の右端縁及び後端縁にそれぞれ第２の反射
手段としてのＸ軸プレーンミラー３５ｘ及びＹ軸プレー
ンミラー３５ｙが固設されている。

そして、Ｙ方向移動テーブル３３は、第２図及び第３図
に示すように、下面に配設されたポールナツト３６ａが
基台３１に回転自在に支持されたねじ軸３６ｂに螺合さ
れて、ねじ軸３．６ｂを電動モータ３６ｃによって正逆
転駆動することにより、Ｙ方向に移動される。

また、基台３１上には、Ｙ方向移動テーブル３３を跨ぐ
ように門型コラム３７が配設され、この凹型コラム３７
の前面側に前後方向（Ｙ方向）に敷設された案内レール
３８ａとこれに係合するスライダ３８ｂとで構成される
リニアガイド３８を介してＸ方向移動テーブル３９が摺
動自在に配設されている。

このＸ方向移動テーブル３９は、第２図に示すように、
Ｙ方向移動テーブル３３と同様に、背面に固着されたポ
ールナツト４０ａが門型コラム３７に回転自在に支持さ
れたねじ軸４０ｂに螺合され、ねじ軸４０ｂを電動モー
タ４０ｃによって正逆転駆動することにより、Ｘ方向に
移動される。

このＸ方向移動テーブル３９には、縮小投影装置４１が
ｌ！ｉ置されている。この縮小投影装置４１は、上部に
配設された光源４１ａと、その下側に配設されたバリア
プルアパーチャ４１ｂと、その下側に配設された縮小レ
ンズ４１ｃとで構成され、バリアプルアパーチャ４１ｂ
で形成される方形パターン等の所定のパターンが被露光
部材３４に縮小投影露光される。

そして、Ｙ方向移動テーブル３３及び投影露光装置４１
の移動量が測長装置４２によって測長される。

この測長装置４２は、基台３１の右側縁後端部に固着さ
れた前記第５図の従来例と同様の構成を有して偏向面が
９０度異なると共に、僅かに異なる２周波数ｒ、、ｒ、
のレーザ光を重畳して出力すると共に、このレーザ光を
光電変換した基準信号を出力するレーザ装置５１と、こ
のレーザ装置５１から出力されるレーザ光を透過させる
と共に、投影露光装置４１側に反射して分岐する基台３
１の右側縁に配設された分岐手段としてのビームスプリ
ッタ５２と、このビームスプリッタ５２を透過するレー
ザ光を投影露光装置４１側に反射する直角プリズム５３
と、投影露光装置４１の右側面にそれぞれビームスプリ
ッタ５２及び直角プリズム５３と対向して配設された偏
向子としての偏向ビームスプリッタ５４ｙ及び５４ｘと
、これら偏向ビームスプリンタ５４ｙ及び５４ｘの左端
面に配設された第１の反射手段としてのキューブコーナ
ー５５ｙ及び５５ｘと、偏向ビームスブリック５４ｙ及
び５４ｘの上端面に配設された第３の反射手段としての
キューブコーナー５６ｙ及び５６Ｘと、偏向ビームスプ
リンタ５４ｙ及び５４ｘの右端面に対向して配設された
受光手段としてのレシーバ−５７ｙ及び５７ｘと、偏向
ビームスプリンタ５４ｙ及び５４ｘの下端面に配設され
た１／４波長板５８ｙ及び５８ｘと、投影露光装置４１
の下端部にＹ方向移動テーブル３３のプレーンミラー３
５ｙ及び３５ｘに対向して配設された光路変更手段とし
ての直角プリズム５９ｙ及び５９ｘとを備えている。こ
こで、偏向ビームスプリッタ５４ｘ、５４ｙ、１／４波
長板５８ｘ、５８ｙ及び直角プリズム５９ｘ、５９ｙは
、第２図及び第３図に示すように、縮小投影装置４１に
固着された低膨張係数材料で製作した取付板６０ｘ、６
０ｙに取付けられている。

次に、上記実施例の動作を第４図に示ず測長装置の概略
構成図を伴って説明する。

先ず、Ｙ方向移動テーブル３３の上面にシャドウマスク
等の被露光部材３４を位置決めして載置する。この状態
で、図示しない制御装置によって電動モータ３６ｃ及び
４０ｃを回転駆動してＹ方向移動テーブル３３及びＸ方
向移動テーブル３９を移動させて投影露光装置４１を被
露光部材３４の露光開始位置に対向させる。

この移動は、測長装置４２からの距離情報に基づいて制
御装置で駆動電流を電動モータ３６ｃ及び４０Ｃに出力
することにより行われる。

測長装置４２は、例えば縮小投影装置４１即ちＸ方向移
動テーブル３９の移動量を測定する場合には、第４図に
示すように、レーザ装置５１から出力される重畳レーザ
光がビームスプリッタ５２及び直角プリズム５３を介し
て偏向ビームスプリンタ５４ｘに入射され、この偏向ビ
ームスプリッタ５４ｘで、偏向面が垂直な周波数ｆ、の
第１のレーザ光ＬＡ６と、偏向面が水平な周波数１２の
第２のレーザ光Ｌａｍ５とに分離する。すなわち、第１
のレーザ光ＬＡｏ（第４図中へで表されている）は、偏
向ビームスプリンタ５４ｘを透過し、第２のレーザ光り
、。（第４図中ムで表されている）は偏向ビームスプリ
ンタ５４ｘの偏向面で反射されて下方に向かう。

そして、偏向ビームスプリッタ５４を透過した第１のレ
ーザ光ＬＡＩＩは、第１の反射手段としてのキューブコ
ーナー５５ｘに入射され、このキューブコーナー５５ｘ
で垂直面内で反射されて入射レーザ光に対して距離ｌ、
だけ離れた平行光として反射されて偏向ビームスプリッ
タ５４ｘに戻り、この偏向ビームスプリッタ５４ｘを透
過してレシーバ−５７ｘに入射される。

一方、偏向ビームスプリッタ５４ｘで反射された第２の
レーザ光り、。は、１／４波長板５８ｘで偏向面が４５
度回転され、次いで光１１Ｂ変更手段としての直角プリ
ズム５９ｘで水平方向に光路変更されてプレーンミラー
３５ｘに入射される。

そして、プレーンミラー３５ｘで反射された第２のレー
ザ光の反射光Ｌ□は、入射レーザ光り、。

と同一光路を通って偏向ビームスプリンタ５４ｘに戻る
。このとき、１／４波長板５８ｘで偏向面がさらに４５
度回転されて偏向面が水平面となる。

このため、反射レーザ光Ｌｌｌｌは、偏向ビームスプリ
ッタ５４ｘを垂直に上方に透過して第３の反射手段とし
てのキューブコーナー５６ｘで反射されて偏向ビームス
プリンタ５４ｘの偏向面で第１のレーザ光！、ＡＯの反
射光と交差するように戻される。

このとき、キューブコーナー５（ｉｘで反射された第２
のレーザ光の反射光ＬＳＩは、その偏向面が水平面を維
持しているので、偏向ビームスプリッタ５４ｘを垂直に
下方に透過して１７４波長板５８ｘ及び直角プリズム５
９ｘを介してプレーンミラー３５ｘに入射し、このプレ
ーンミラー５７で反射された反射レーザ光Ｌｓｔが直角
プリズム５９Ｘ及びｌ／４波長板５８ｘを介して偏向ビ
ームスプリンタ５４ｘに戻る。このとき、反射レーザ光
ＬＩ！はｌ／４波長板５８ｘの作用によって偏向面が垂
直面に戻されるので、偏向ビームスプリッタ５４ｘの接
合面で反射されて、前記第１のレーザ光ＬＡ０の反射光
と重畳されてレシーバ−５７ｘに入射される。

したがって、今、駆動モータ４０ｃを回転駆動させて、
縮小投影装置４１をＸ軸方向に移動させると、これに伴
って直角プリズム５９ｘとＹ方向移動テーブル３３に固
定されたプレーンミラー３５ｘとの間の距離が変化する
ので、第２のレーザ光Ｌｓａのプレーンミラー３５ｘで
反射された反射レーザ光Ｌ□の周波数は、基準周波数ｆ
２に移動ｍに応じたドツプラーシフトによる周波数Δｆ
２が加減算された周波数（ｒｚ±Δｒｔ）の光ビートと
なり、この反射レーザ光Ｌ□が再度プレーンミラー３５
ｘで反射された反射レーザ光り、ｆｆｉの周波数は、周
波数（ｆ２±Δｆ２）にさらにトンプラーシフトによる
周波数Δｆ、が加減算された（ｒｚ±２Δｆりとなって
レシーバ−５７ｘに入射される。

そして、レシーバ−５７ｘで受信したレーザ光ＬＡＩＩ
及びＬＳＩの光電変換信号と、レーザ装置５１から出力
される基準信号とに基づいてパルスコンバータで２Δｆ
２を抽出して例えば１／４波長の移動量に対して１パル
スの加減算パルスを出力し、これを加減算カウンタで計
数することにより、縮小投影装置４１の移動位置情報を
得ることができる。

同様に、駆動モータ３６ｃを回転駆動してＹ方向移動テ
ーブル３３をＹ方向に移動させた場合にも、Ｙ方向プレ
ーンミラー３５ｙが縮小投影装置４１に配設された直角
プリズム３９）ｌに対してＹ方向に移動するので、前記
と同様の原理によって、Ｙ方向移動テーブル３３の移動
位置情報を得ることができる。

そして、Ｘ方向及びＹ方向の移動位置情報は、Ｙ方向移
動テーブル３３に形成されたＸ方向プレーンミラー３５
ｘ及びＹ方向プレーンミラー３５ｙと縮小投影装置４１
に固定された直角プリズム５９ｘ及び５９ｙとの相対移
動に基づいて検出するようにしているので、測長結果は
各軸のピッチ、ロール、真直度等の誤差要因を含んだも
のとなり、各軸方向の真直度等による誤差や、各測長系
全体としての熱変形や振動等による相対位置の変化によ
る誤差に起因する走り精度の低下を確実に防止すること
ができる。しかも、Ｙ方向移動テーブル３３と縮小投影
装置４１とが独立した駆動系によって駆動されるので、
両部の慣性を小さくすることができると共に、全体の構
成を小型化することができる。

さらに、干渉計としての偏向ビームスブリック５４ｘ、
５４ｙと、平面鏡としてのプレーンミラー３５ｘ、３５
ｙとの間に光路変更手段としての直角プリズム５９　ｘ
、　、５９　Ｙが介挿されているので、これら直角プリ
ズム５９ｘ、５９ｙで反射するレーザ光を被露光部材３
４に近接させることができ、プレーンミラー３５ｘ、３
５ｙのレーザ光反射部と被露光部材３４の露光面との距
離ａが小さくなるので、アツベの誤差を極力抑えること
ができる。

また、上記実施例のように、偏向ビームスプリッタ５４
ｘ、５４ｙと直角プリズム５９ｘ、５９ｙとを低膨張係
数材料で製作した取付板６０ｘ。

６０ｙに取付けるようにすると、露光装置周囲の温度雰
囲気の変化による偏向ビームスプリッタ５４ｘ、５４ｙ
及び直角プリズム５９ｘ、５９ｙ間の距離変化による測
長誤差を極力抑えることができる利点がある。

なお、上記実施例においては、光路変更手段として、直
角プリズム５９ｘ、５９ｙを適用した場合について説明
したが、これに限定されるものではなく、反射ミラーを
適用するようにしてもよいことは言うまでもない。

また、上記実施例においては、この発明を縮小投影露光
装置に適用した場合について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、プリント基板検査装置、工作機械等
のＸＹ力方向独立して移動可能な移動体を備えた装置に
もこの発明を適用し得るものである。

（発明の効果〕 以上説明したように、請求項（１）及び（２）の発明に
よれば、干渉計と平面鏡との間に光路変更手段が配設さ
れているので、光路変更手段で光路変更したレーザ光を
移動体に近接させることができ、アツベの誤差を極力抑
えることができる効果が得られる。

また、請求項（３）の発明によれば、互いに直交する方
向に独立に移動する移動体の測長を、一方の移動体に形
成した平面鏡と、他方の移動体に形成した干渉針、１／
４波長板及び光路変更手段とを使用して行うようにして
いるので、再検動体のピソヂ、ロール、真直度等の誤差
があっても、高走り精度の測長を行うことができ、その
結果、例えば露光装置を、被露光部材を載置する移動体
と、その被露光部材に露光する投影装置とを独立した移
動テーブルによって駆動することができ、露光装置全体
の構成を小型化することが可能となると共に、各移動体
の慣性を小さくすることができるので、位置決め時間を
短縮して高スループツトを実現することができ、且つ高
精度の位置決めが可能となるので、描画の質を向上させ
ることができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図、第２図及び
第３図はそれぞれ第１図の右側面及び正面からみた断面
図、第４図は測長装置の概略構成を示す説明図、第５図
は従来の二波長干渉計を示す系統図、第６図は他の二波
長干渉計を示す路線図、第７図〜第９図は従来の露光装
置を示す斜視図である。 図中、３１はへ台、３３はＹ方向移動テーブル、３４は
被露光部材、３５ｘはＸ方向プレーンミラー（第２の反
射手段）、３５ｙはＹ方向ブレーンミラー（第２の反射
手段）、３７は門型コラム、３９はＸ方向移動テーブル
、４１は縮小投影装置、５１はレーザ装置、５２はビー
ムスプリッタ（分岐手段）、５３は直角プリズム、５４
　ｘ、　　５４　）’は偏向ビームスプリッタ（干渉計
）、５５Ｘ、５５ｙはキューブコーナー（第１の反射手
段）、５６ｘ、５６ｙはキューブコーナー（第３の反射
手段）、５７ｘ、　♂７ｙはレシーバ−５８ｘ、５８ｙ
は１／４波長板、５９ｘ、５９ｙは直角プリズム（光路
変更手段）、６０ｘ、６０ｙは取付板である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）９０度異なる偏向面を有し且つ安定した異なる周
   波数成分の２種類のレーザ光を発するレーザ装置からの
   レーザ光を偏向子によって分離し、当該偏向子を透過し
   た第１のレーザ光を第１の反射手段によって異なる光路
   の平行光として反射させて再度偏向子を透過させて受光
   手段に入射させ、前記偏向子で反射された第２のレーザ
   光を１／４波長板及び光路変更手段で構成される第１の
   光路を介して前記レーザ装置のレーザ光と平行な面内に
   設けた第２の反射手段に入射させ、該第２の反射手段で
   の反射光を前記第１の光路を通って前記偏向子を透過さ
   せ、当該偏向子を透過した透過光を第３の反射手段によ
   って前記第１のレーザ光の反射光と偏向子の偏向面で交
   差するように反射させ、この反射光を偏向子を透過させ
   て、前記１／４波長板及び光路変更手段で構成される前
   記第１の光路と平行な第２の光路を介して前記第２の反
   射手段に入射し、その反射光を当該第２の光路を介して
   偏向子に戻し、この偏向子で反射させて前記第１のレー
   ザ光と重畳させて前記受光手段に入射させ、前記１／４
   波長板及び光路変更手段と前記第２の反射手段とが相対
   移動可能に配設され、前記受光手段の受光出力と前記レ
   ーザ装置のレーザ光を光電変換した基準信号とに基づい
   て相対移動距離に応じた信号を得るようにしたことを特
   徴とする二波長干渉計による測長方法。
2. （２）９０度異なる偏向面を有し且つ安定した異なる周
   波数成分の２種類のレーザ光を発するレーザ装置と、該
   レーザ装置からのレーザ光を透過及び反射させて分離す
   る偏向子と、該偏向子を透過する第１のレーザ光を異な
   る光路の平行光とし反射して前記偏向子に戻す第１の反
   射手段と、前記偏向子で反射された第２のレーザ光を相
   対移動可能な第２の反射手段に入射すると共にその反射
   光を透過光として偏向子に戻す１／４波長板及び光路変
   更手段と、前記偏向子を透過する第２のレーザ光の反射
   光を異なる光路の平行光として偏向子の偏向面で前記第
   １のレーザ光の反射光と交差するように反射する第３の
   反射手段と、前記偏向子から出射される第１のレーザ光
   の反射光と、第２のレーザ光の反射光とが重畳されたレ
   ーザ光を受光する受光手段と、該受光手段の受光出力と
   前記レーザ装置からのレーザ光を光電変換した基準信号
   とに基づいて相対移動距離に応じた信号を形成する測定
   手段とを備えたことを特徴とする二波長干渉計による測
   長装置。
3. （３）第１の方向に移動可能な第１の移動体と、該第１
   の移動体に対向してその移動方向と直交する第２の方向
   に移動可能な第２の移動体と、前記第１の移動体上に前
   記第１の方向及び第２の方向と直交して配設された第１
   及び第２の反射手段と、固定部に配置され９０度異なる
   偏向面を有し且つ安定した異なる周波数成分の２種類の
   レーザ光を発するレーザ装置と、該レーザ装置からのレ
   ーザ光を２系統に分岐する分岐手段と、該分岐手段で分
   岐された各レーザ光を前記第１の反射手段及び第２の反
   射手段に導入して前記第１の移動体及び第２の移動体の
   移動量を測定する第１及び第２の測長手段とを備えたこ
   とを特徴とする二波長干渉計による測長装置。
4. （４）前記第１及び第２の測長手段は、レーザ光を透過
   及び反射させて分離する偏向子と、該偏向子を透過する
   第１のレーザ光を異なる光路の平行光とし反射して前記
   偏向子に戻す第３の反射手段と、前記偏向子で反射され
   た第２のレーザ光を前記第１及び第２の反射手段に入射
   すると共にその反射光を透過光として偏向子に戻す１／
   ４波長板及び光路変更手段と、前記偏向子を透過する第
   ２のレーザ光の反射光を異なる光路の平行光として前記
   偏向子の偏向面で前記第１のレーザ光の反射光と交差す
   るように反射する第３の反射手段と、前記偏向子から出
   射される第１のレーザ光の反射光と、第２のレーザ光の
   反射光とが重畳されたレーザ光を受光する受光手段と、
   該受光手段の受光出力と前記レーザ装置からのレーザ光
   を光電変換した基準信号とに基づいて相対移動距離に応
   じた信号を形成する測定手段とを有する請求項（３）記
   載の二波長干渉計による測長装置。
5. （５）前記第１の移動体は、被露光部材を載置する第移
   動テーブルで構成され、第２の移動体は、被露光部材に
   対向する投影装置で構成されている請求項（３）又は（
   ４）に記載の二波長干渉計による測長装置。