JPH07146108A - 干渉計装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来よりも高い精度な計測を実現できる干渉計
装置の提供にある。 【構成】２つの干渉計手段により形成される各参照光路
長を同一にすると共に、同じく２つの干渉計手段により
形成される各計測光路長を所定の長さだけ異ならせし
め、各干渉計手段の計測用反射手段の位置に対して、各
干渉計手段の参照用反射手段の位置が少なくとも内分す
るような位置関係で、各干渉計手段の計測用反射手段を
移動させるよう構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、環境変化に伴う空気の
ゆらぎ、即ち、空気の屈折率の変化に伴う測定誤差を補
正し得る干渉計装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来においては、干渉計装置により得ら
れる被計測物体の変位量または位置に関する計測値中に
含まれる環境変化に伴う空気の屈折率を変化による計測
誤差は、環境計測用のセンサーを用いて、被計測物体を
往復する計測ビームの近傍での空気の温度・圧力・湿度
等を測定し、環境計測用のセンサーによる各測定値と計
測ビームによる被計測物体の計測値とに基づいて、所定
の演算を行うことにより、補正されていた。

【０００３】また、特開平２−１５０１号には、図６〜
図８に示す如き空気の屈折率変化の影響を受けない干渉
計装置が提案されている。図６は干渉計装置の構成を示
す側面図、図７は図６を上方から見た時の平面図であ
り、図８は図６を紙面の左側から見た時の側面図であ
る。そこで、この装置について図６〜図８を参照しなが
ら説明する。被計測物体として例えばウエハＷを載置す
るステージＳＴの一端には移動鏡６が固設されており、
この移動鏡６は、計測方向に沿って所定の距離ｌ₂ だけ
離れるように配置された第１反射面６ａ及び第２反射面
６ｂを有している。

【０００４】レーザ光源１からのレーザビームは、図８
に示す如く、２つのプリズム（２ａ，２ｂ）の接合面に
半透過面ＢＳが形成された光分割プリズム２に入射し、
この光分割面ＢＳによって上下方向に２分割される。こ
の光分割面ＢＳを反射したレーザビームは半透過プリズ
ム２の一つの面に形成された反射面Ｒを介して偏光プリ
ズム３の上部に入射し、光分割面ＢＳを透過したレーザ
ビームは偏光プリズム３の下部に入射する。この偏光プ
リズム３は２つの直角プリズムが接合さており、この接
合面には偏光分離面ＰＢＳが形成されている。

【０００５】偏光プリズム３の上部及び下部に入射した
レーザビームは、偏光プリズム３内の偏光分離面ＰＢＳ
によって参照ビームと計測ビームとにそれぞれ偏光分離
され、この偏光分離面ＰＢＳは、図７の紙面方向に振動
するＰ偏光成分を参照ビームとしてそれぞれ透過させ、
図７の紙面に垂直な方向に振動するＳ偏光成分を計測ビ
ームとしてそれぞれ反射させる。

【０００６】まず、偏光分離面ＰＢＳを透過する各参照
ビームは、偏光プリズム３の射出側面（直角プリズム３
ｂの１つの面）に接合された１／４波長板４ａを通過
し、この１／４波長板４ａの端面に設けられた参照用の
反射鏡５を反射後、再び１／４波長板４ａを通過して偏
光分離面ＰＢＳに向かう。このとき、各参照ビームは、
１／４波長板４ａを往復するため、偏光面が９０度回転
してＳ偏光に変換される。従って、各参照ビームは偏光
分離面ＰＢＳを反射し、偏光プリズム３の射出側に接合
された偏光板７へ向かう。

【０００７】一方、偏光分離面ＰＢＳを反射する各計測
ビームは、偏光プリズム３の射出側面（直角プリズム３
ａの１つの面）に接合された１／４波長板４ｂを通過
後、ステージＳＴの一端に固設された反射鏡６へそれぞ
れ向かう。図６に示す如く、偏光プリズム３内の偏光分
離面ＰＢＳの上部を反射し、１／４波長板４ｂの上部を
通過する第１計測ビームは、反射鏡６の上部の第１反射
面６ａを反射して、再び１／４波長板４ｂを通過して偏
光分離面ＰＢＳに向かう。このとき、各参照ビームは、
１／４波長板４ａを往復するため、偏光面が９０度回転
してＰ偏光に変換される。従って、各計測ビームは偏光
分離面ＰＢＳを通過し、偏光プリズム３の射出側に接合
された偏光板７へ向かう。

【０００８】以上の如く、偏光分離面ＰＢＳの上部を通
過して偏光板７に向かう計測ビームと参照ビームとは偏
光板７を通過することによって干渉し、この干渉光は第
１光路差検出装置８ａにて反射鏡６の上部の第１反射面
６ａの変位量に関する出力Ａが生成され、また、偏光分
離面ＰＢＳの下部を通過して偏光板７に向かう計測ビー
ムと参照ビームとは偏光板７を通過することによって干
渉し、この干渉光は第２光路差検出装置８ｂにて反射鏡
６の下部の第２反射面６ｂの変位量に関する出力Ａが生
成される。

【０００９】各光路差検出装置（８ａ，８ｂ）からの２
つの出力は、演算装置９に入力され、所定の演算がなさ
れる。ここで、第１光路差検出装置８ａの出力Ａを
Ｘ_A 、第２光路差検出装置８ｂの出力ＢをＸ_B 、ステー
ジＳＴの変位量をｘ、変位量が零である測定の原点（測
定開始時又とリセット時）での空気の屈折率をｎ、空気
の揺らぎ等による空気の屈折率の変化量をΔｎ、第２反
射面６ｂと１／４波長板４ｂ（または干渉計）との空気
中での距離をｌ₁ 、第１反射面６ａと第２反射面６ｂと
の空気中での距離をｌ₂ とするとき、各光路差検出装置
（８ａ，８ｂ）からの２つの出力（Ｘ_A ，Ｘ_B ）は以下
の数式１によるものとなる。

【００１０】

【数１】

【００１１】また、演算装置９での演算式は、上記数式
１による２つの式によりΔｎを消去することにより与え
られる以下の数式２によるものとなる。

【００１２】

【数２】

【００１３】以上の数２の式による演算が演算装置９に
て実行される事により、空気の屈折率変化の影響を受け
ない出力結果が生成され、ステージＳＴの高い精度な位
置計測を可能としていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術で
は、２つの干渉計装置自体が各々持つ誤差が原理的に増
幅されるという致命的な問題がある。また、被計測物体
としてのステージ上の一端に形成される２つの反射面間
の距離ｌ₂ を小さくすると、空気のゆらぎ等による空気
の屈折率変化が補償できる精度が低下するという問題が
ある。

【００１５】そこで、本発明は、以上にて述べた如く、
２つの干渉計装置自体が各々持つ誤差が増幅されるとい
う致命的な問題を解消し、空気等の気体のゆらぎによっ
て生ずる屈折率変化による計測誤差を精度良く補正し、
常に高精度で安定した計測を可能とし得る干渉計装置を
提供することを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、例えば図１〜図３に示す如く、計測方
向に沿ってそれぞれ所定位置に設けられかつ前記計測方
向に沿って一体的に移動可能に設けられた第１及び第２
計測用反射手段と、それぞれ所定位置に固設された第１
及び第２参照用反射手段と、光束を供給する光源手段
と、該光源手段からの光束に基づいて，前記第１計測用
反射手段を介して前記計測方向に沿って気体中を往復す
る第１計測光路と前記第１参照用反射手段を介して気体
中を往復する第１参照光路とを形成し，該第１計測光路
及び第１参照光路を経由した各光束によって第１測定出
力を生成する第１干渉計手段と、前記光源手段からの光
束に基づいて，前記第２計測用反射手段を介して前記第
１計測光路とほぼ平行な方向に沿って気体中を往復する
第２計測光路と前記第２参照用反射手段を介して気体中
を往復する第２参照光路とを形成し，該第２計測光路及
び第２参照光路を経由した各光束によって第２測定出力
を生成する第２干渉計手段と、前記第１及び第２測定出
力に基づいて所定の演算を行う演算手段とを有し、前記
第１干渉計手段から前記第１参照用反射手段までの前記
第１参照光路は、前記第２干渉計手段から前記第２参照
用反射手段までの前記第２参照光路と等しい光学的光路
長を有し、前記第１干渉計手段から前記第１計測用反射
手段の基準位置までの前記第１計測光路の光学的光路長
をｌ_M1とし、前記第２干渉計手段から前記第２計測用反
射手段の基準位置までの前記第２計測光路の光学的光路
長をｌ_M2、前記第１干渉計手段から前記第１参照用反射
手段までの前記第１参照光路の光学的光路長をｌ_R1、前
記第２干渉計手段から前記第２参照用反射手段までの前
記第２参照光路の光学的光路長をｌ_R2、前記基準位置か
らの前記第１及び第２計測用反射手段の変位をｘとする
とき、前記第１及び第２計測用反射手段は、以下の範囲
を少なくとも移動可能、もしくは以下の範囲の１部を少
なくとも移動可能に構成されるようにした。

【００１７】ｌ_R1−ｌ_M1≦ｘ≦ｌ_R2−ｌ_M2

【００１８】

【作 用】本発明の原理を説明する前に、まず、図６〜
図８に示した従来の装置における計測誤差について説明
する。反射鏡６の上部の第１反射面６ａを往復する第１
計測光路と反射鏡５の上側部分を往復する第１参照光路
を形成し、各光路を経由した各光束によって第１測定出
力Ａを生成する第１干渉計装置（図６に示す偏光プリズ
ム３の上側部分、各１／４波長板４ａ，４ｂの上側部
分、偏光板７の上側部分及び第１光路差測定装置８ａ）
の量子化誤差（又は分解能）をδ_A 、反射鏡６の下部の
第２反射面６ｂを往復する第２計測光路と反射鏡５の下
側部分を往復する第２参照光路を形成し、各光路を経由
した各光束によって第２測定出力Ｂを生成する第２干渉
計装置（図６に示す偏光プリズム３の下側部分、各１／
４波長板４ａ，４ｂの下側部分、偏光板７の下側部分及
び第２光路差測定装置８ｂ）の量子化誤差（又は分解
能）をδ_B とするとき、図６に示す第１干渉計装置から
の測定出力Ａは、本来の計測信号Ｘ_A に量子化誤差δ_A
が加えられたものとなり、また、図６に示す第２干渉計
装置からの測定出力Ｂは、本来の計測信号Ｘ_B に量子化
誤差δ_B が加えられたものとなる。

【００１９】そこで、各干渉計装置による量子化誤差に
より測定結果に加えられる誤差量をΔｘとすると、上記
の数式２は以下の数式３の如くなる。

【００２０】

【数３】

【００２１】そして、上記の数式３を変形すると以下の
数式４の如くなる。

【００２２】

【数４】

【００２３】ここで、第１及び第２干渉計装置による出
力は数式１に示した如くそれぞれＸ _A ＝ｘｎ＋（ｌ₁ ＋
ｌ₂ ＋ｘ）Δｎ，Ｘ_B ＝ｘｎ＋（ｌ₁ ＋ｘ）Δｎとなる
ため、この関係及び数式４より、以下に示す数式５が導
出される。

【００２４】

【数５】

【００２５】ここで、ｎ＋Δｎ≒１とすると、上記数式
５は、最終的に以下の数式６の如くなる。

【００２６】

【数６】

【００２７】そこで、上記数式６に基づいて量子化誤差
量Δｘの最大値Δｘ_MAX について検討する。今、第１及
び第２干渉計装置の量子化誤差（δ_A ，δ_B ）の最大値
と最小値をそれぞれｅ，−ｅとし、各干渉計装置の量子
化誤差が、−ｅ≦δ_A ≦ｅ，−ｅ≦δ_B ≦ｅの範囲を取
り得る時、上記数式６による量子化誤差量の最大値｜Δ
ｘ_MAX ｜を求める。

【００２８】ここで、図６から明らかな如く、ｌ₁ ＞
０，ｌ₂ ＞０，ｘ≧−ｌ₁ の関係が成立しているため、
上記数式６内の（ｘ＋ｌ₁ ＋ｌ₂ ）及び（ｘ＋ｌ₁ ）は
常に正となる。従って、上記数式６による量子化誤差量
の最大値｜Δｘ_MAX ｜は、最終的に以下の数式７の如く
なる。

【００２９】

【数７】

【００３０】ここで、上記数式７の量子化誤差量の最大
値｜Δｘ_MAX ｜を縦軸、ステージＳＴの位置ｘを横軸と
してグラフ化すると、図９に示す如くなる。図９に示す
如く、ステージＳＴが第１及び第２干渉計（１／４波長
板４ａ）に対して離れた位置にあるに従って、量子化誤
差量の最大値｜Δｘ_MAX ｜が大きくなり、これによる計
測誤差が無視できない程、大きい事が理解できる。

【００３１】一例として、ｌ₁ ＝0.3m、ｌ₂ ＝0.1m、ス
テージＳＴの移動範囲を-0.3m ≦ｘ≦0.3mとするとき、
量子化誤差量の最大値｜Δｘ_MAX ｜が最も最大となるス
テージＳＴの位置は、第１及び第２干渉計（１／４波長
板４ａ）から反射鏡６の下部の第２反射面６ｂまでの距
離が0.6m（ｘ＝0.3m）の時であり、この時の量子化誤差
量の最大値は、上記数式７より、以下の数式８の如くな
る。

【００３２】

【数８】

【００３３】従って、第１及び第２干渉計装置の量子化
誤差ｅが10nm程度であるものとすると、最終的に得られ
る測定値には、上記数式８より、130nm にも達する測定
誤差が加算されることになる。また、上記数式８から明
らかな如く、被計測物体としてのステージ上の一端に配
置された反射鏡６中の２つの反射面（６ａ，６ｂ）間の
距離ｌ₂ を小さくすると、量子化誤差量の最大値｜Δｘ
_MAX ｜が大きくなる事が理解できる。

【００３４】この事を具体的に説明すると、ｌ₂ ’＝ｌ
₂ ／２とした時の量子化誤差量の最大値｜Δｘ_MAX ｜’
とすると、この誤差量は上記数式７より以下の数式９の
如くなる。

【００３５】

【数９】

【００３６】一例として、前述の通り、ｌ₁ ＝0.3m、ｌ
₂ ＝0.1m、ステージＳＴの移動範囲を-0.3m ≦ｘ≦0.3m
とした時に、ｌ₂ の値をさらに0.1mの半分の0.05m とし
た場合には、第１及び第２干渉計（１／４波長板４ａ）
から反射鏡６の下部の第２反射面６ｂまでの距離が0.6m
（ｘ＝0.3m）となる位置にステージＳＴが位置している
時に、量子化誤差量の最大値｜Δｘ_MAX ｜’が最も最大
となり、この時の量子化誤差量の最大値｜Δｘ_MAX ｜’
は、上記数式８及び９より、以下の数式１０の如くな
る。

【００３７】

【数１０】

【００３８】よって、上記数式８及び１０から、被計測
物体としてのステージ上の一端に形成される反射鏡６中
の２つの反射面（６ａ，６ｂ）間の距離ｌ₂ を半分にす
ると、量子化誤差量の最大値は約２倍（｜Δｘ_MAX ｜’
／｜Δｘ_MAX ｜倍）も大きくなるため、第１及び第２干
渉計装置の量子化誤差ｅが10nm程度であるものとする
と、最終的に得られる測定値には、上記数式１０より、
約250nm にも達する測定誤差が加算されることになる。

【００３９】以上にて述べた従来の干渉計装置が抱える
致命的な問題を解消するために、本発明は、２つの干渉
計手段により形成される各参照光路長を同一にすると共
に、同じく２つの干渉計手段により形成される各計測光
路長を所定の長さだけ異ならせしめ、各干渉計手段の計
測用反射手段の位置に対して、各干渉計手段の参照用反
射手段の位置が少なくとも内分するような所定の関係の
もとで、各干渉計手段の計測用反射手段を移動させるよ
うにしたものである。

【００４０】これにより、空気等の気体中を通過する参
照光路と計測光路において屈折率変化が生じた場合で
も、各参照光路では実質的に同一な屈折率変化の影響を
受けながら、各計測光路では光路の長さに応じた屈折率
変化の影響を受けるため、環境変化に伴う空気等の気体
の屈折率変化の情報を含んだ異なる２つの計測出力を得
ることができる。そして、この２つの計測出力に基づい
て所定の演算を行うことにより、各光路中での屈折率の
変化による計測誤差を除去することができる。

【００４１】しかも、２つの計測用反射手段を所定の移
動範囲もしくはその範囲の１部を少なくとも移動可能に
構成することにより、２つの干渉計手段自体が持つ量子
化誤差による影響を格段に軽減することができ、大幅に
計測精度の向上を達成することができる。なお、各干渉
計手段により形成される各計測光路並びにその付近に局
所的な空気等の気体中の屈折率変化が生じる恐れがある
場合には、各干渉計手段によりそれぞれ形成される参照
光路と計測光路との各々は互いに近接させることが望ま
しい。

【００４２】以下の図４を参照しながら本発明の原理に
ついて説明する。図４（ａ）は本発明の第１干渉計装置
の構成を示す図であり、図４（ｂ）は本発明の第２干渉
計装置の構成を示す図である。まず、図４（ａ）に示す
如く、第１の光源１１から供給される光束は、光分割部
材としてのビームスプリッター１２により２光束に分割
され、このビームスプリッター１２を透過する一方のビ
ームＬ₂₁は、計測用ビームとして、図４（ａ）の左右方
向へ移動可能に設けられた計測用の反射部材１４（第１
の計測用反射手段）にて反射されて再びビームスプリッ
ター１２に向かう。一方、ビームスプリッター１２を反
射する他方のビームＬ₃₁は、参照用ビームとして反射鏡
１３を反射し、計測用ビームＬ₂₁の光路と近接した空気
等の気体中を計測用ビームＬ₂₁と平行となるように進行
する。その後、ビームＬ₃₁は基台に固設された参照用の
反射部材１５（第１参照用反射手段）を反射し、再び計
測用ビームＬ₂₁の光路と近接した空気等の気体中を計測
用ビームＬ₂₁と平行となるように進行し、反射鏡１３を
介してビームスプリッター１２へ向かう。そして、ビー
ムスプリッター１２によって計測用ビームＬ₂₁と参照用
ビームＬ₃₁とが一緒になり、ビームＬ₄₁として第１のレ
シーバー１６（第１検出器）にて受光され、被測定物と
しての反射部材１４の移動量が検出される。

【００４３】ここで、図４（ａ）に示す第１干渉計は、
ビームスプリッター１２と反射鏡１３と第１のレシーバ
ー１６とで構成されており、気体中の参照用光路の光学
的光路長がｌ_R1となるように参照用の反射部材１５は第
１干渉計に対して所定の光学的距離ｌ_R1だけ隔てて基台
に固設されている。また、計測用の反射部材１４は、こ
れの基準位置における気体中の計測用光路の光学的光路
長がｌ_M1となるように、第１干渉計から計測用の反射部
材１４の基準位置までの光学的距離がｌ_M1となるように
移動可能に設定されている。一方、図４（ａ）の紙面と
垂直な方向には、図４（ｂ）に示す如き第２干渉計装置
が並列的に配置されており、第２干渉計装置では、反射
鏡２３及び参照用の反射部材２５は、第２干渉計の気体
中の参照用光路の光学的光路長ｌ_R2が第１干渉計の気体
中の参照用光路の光学的光路長ｌ_R1と等しくなるように
それぞれ固設されている。また、ビームスプリッター２
２及び計測用の反射部材２４（計測用反射手段）は、反
射部材２４の基準位置において、第２干渉計の気体中の
測定用光路の光学的光路長ｌ_M2が第２干渉計の気体中の
参照用光路の光学的光路長ｌ_M1に対し異なるようにそれ
ぞれ設定されており、それ以外に関しては図４（ａ）に
示す第１干渉計装置と基本的に同一である。

【００４４】図４（ｂ）に示す如く、第２の光源２１か
ら供給される光束は、光分割部材としてのビームスプリ
ッター２２により２光束に分割され、このビームスプリ
ッター２２を透過する一方のビームＬ₂₂は、計測用ビー
ムとして、計測用の反射部材２４（第２計測用反射手
段）に向かう。この反射部材２４は、図４（ａ）に示し
た反射部材１４と共に一体的に図４（ｂ）の左右方向へ
移動可能に設けられている。そして、計測用の反射部材
２４へ向かうビームＬ₂₂は、この反射部材２４にて反射
されて再びビームスプリッター２２へ向かう。一方、ビ
ームスプリッター２２を反射する他方のビームＬ₃₂は、
参照用ビームとして反射鏡２３を反射し、計測用ビーム
Ｌ₂₂の光路と近接した空気等の気体中を計測用ビームＬ
₂₂と平行となるように進行する。その後、ビームＬ₃₂は
基台に固設された参照用の反射部材２５（第２参照用反
射手段）を反射し、再び計測用ビームＬ₂₂の光路と近接
した空気等の気体中を計測用ビームＬ₂₂と平行となるよ
うに進行し、反射鏡２３を介してビームスプリッター２
２へ向かう。そして、ビームスプリッター２２によって
計測用ビームＬ₂₂と参照用ビームＬ₃₂とが一緒になり、
ビームＬ₄₂として、第２のレシーバー２６（第２検出
器）にて受光され、被測定物としての反射部材２４の移
動量が検出される。

【００４５】なお、図４（ｂ）に示す第２干渉計は、ビ
ームスプリッター２２と反射鏡２３と第２のレシーバー
２６とで構成されている。以上の構成によって、被計測
物としての反射部材１４及び２４が図４の紙面方向へ一
体的に移動すると、第１干渉装置の第１のレシーバー１
６と第２干渉装置の第２のレシーバー２６とからはそれ
ぞれ異なる２つの検出信号が出力される。

【００４６】今、第１干渉装置の第１のレシーバー１６
からの出力をＸ_A 、第２干渉装置の第２のレシーバー２
６からの出力をＸ_B とし、第１干渉計の参照光路におい
て気体の屈折率の変化の影響を受ける部分での光学的光
路の長さ（第１干渉計と第１参照用反射手段との間の第
１参照光路の気体中での光学的光路長）をｌ_R1（＝
ｌ _R ）、第２干渉計の参照光路において気体の屈折率の
変化の影響を受ける部分での光学的光路の長さ（第２干
渉計と第２参照用反射手段との間の第２参照光路の気体
中での光学的光路長）をｌ_R2（＝ｌ_R1＝ｌ_R ）、測定開
始時（リセット時）等の初期の計測用反射手段の基準位
置における第１干渉計の計測光路中での気体の屈折率の
変化の影響を受ける部分の光路の長さ（第１干渉計と計
測用反射手段の基準位置との間の第１計測光路の光学的
光路長）をｌ_M1、測定開始時（リセット時）等の初期の
計測用反射手段の基準位置における第２干渉計の計測光
路中での気体の屈折率の変化の影響を受ける部分の光路
の長さ（第２干渉計と計測用反射手段の基準位置との間
の第２計測光路の光学的光路長）をｌ_M2、第１及び第２
計測光路の各々において気体の屈折率の変化の影響を受
ける部分での光路の長さがそれぞれｌ_M1，ｌ_M2となる時
の被計測物体（第１及び第２計測用反射手段）の基準位
置（原点）からの変位をｘとする。但し、この変位ｘ
は、被計測物体が原点より右側へ移動する時を正、被計
測物体が原点より左側へ移動する時を負とする。

【００４７】本発明の場合においても上記数式２の関係
が成立すると共に、さらに、以下の数式１１の関係が成
立する。

【００４８】

【数１１】

【００４９】従って、上記数式６及び数式１１より、次
式１２の関係が成立する。

【００５０】

【数１２】

【００５１】そこで、上式１２に基づいて本発明による
干渉計装置における量子化誤差量Δｘの最大値Δｘ_MAX
について検討する。今、第１及び第２干渉計装置の量子
化誤差（δ_A ，δ_B ）の最大値と最小値をそれぞれｅ，
−ｅとし、各干渉計装置の量子化誤差が、−ｅ≦δ_A ≦
ｅ，−ｅ≦δ_B ≦ｅの範囲を取り得る時、上記数式１２
による量子化誤差量の最大値｜Δｘ_MAX ｜は、以下の
（ｉ）〜（iii）の３通りに場合分けできる。（ｉ）ｌ_R −ｌ_M1≦ｘ≦ｌ_R −ｌ_M2の場合（但し、ｌ_M1
＞ｌ_M2） この場合には、ｘ＋ｌ_M1−ｌ_R ≧０，ｘ＋ｌ_M2−ｌ_R ≦
０となり、量子化誤差量の最大値｜Δｘ_MAX ｜は、上記
数式１１より、数式１２の如くなる。

【００５２】

【数１３】

【００５３】（ii）ｘ＞ｌ_R −ｌ_M2の場合（但し、ｌ_M1
＞ｌ_M2） この場合には、ｘ＋ｌ_M1−ｌ_R ＞０，ｘ＋ｌ_M2−ｌ_R ＞
０となり、量子化誤差量の最大値｜Δｘ_MAX ｜は、上記
数式１２より、数式１４の如くなる。

【００５４】

【数１４】

【００５５】（iii）ｘ＜ｌ_R −ｌ_M1の場合（但し、ｌ
_M1＞ｌ_M2） この場合には、ｘ＋ｌ_M1−ｌ_R ＜０，ｘ＋ｌ_M2−ｌ_R ＜
０となり、量子化誤差量の最大値｜Δｘ_MAX ｜は、上記
数式１２より、数式１５の如くなる。

【００５６】

【数１５】

【００５７】以上の数式１３〜数式１５にて得られる量
子化誤差量の最大値｜Δｘ_MAX ｜を縦軸、ステージＳＴ
の位置ｘを横軸としてグラフ化すると、図５に示す如く
なる。そこで、数式１３〜数式１５並びに図５を用い
て、図４に示した干渉計装置全体として高精度を保証す
るための計測用の反射部材（１４，２４）の最適な移動
範囲ｘについて検討する。

【００５８】空気等の気体の揺らぎ等による気体の屈折
率変化の影響を補正しつつ、干渉計装置として高精度を
保証するためには、現実的に、干渉計装置の計測出力に
加わる量子化誤差の最大値（｜Δｘ_MAX ｜）を４ｅ以下
に抑えることが好ましい。従って、以下において、干渉
計装置の計測出力に加わる量子化誤差ｅを４倍〜１倍以
下にそれぞれ抑えた場合における計測用の反射部材（１
４，２４）の最適な移動範囲ｘについて説明する。（Ｉ）量子化誤差の最大値｜Δｘ_MAX ｜を４ｅ以下に抑
えた場合 この場合における計測用の反射部材（１４，２４）の最
適な移動範囲ｘ（但し、ｘ≧−ｌ_M2）は、数式１３〜数
式１５並びに図５より、以下の数式１６の如くなる。

【００５９】

【数１６】

【００６０】一例として、図４（ａ）に示した第１干渉
計装置と図４（ｂ）に示した第２干渉計装置との量子化
誤差ｅ（又は分解能）をそれぞれ0.５nmとし、ｌ_M1＝0.
7m、ｌ_M2＝0.5m、ｌ_R ＝ｌ_R1＝ｌ_R2＝0.6 とした場合に
ついて、干渉計装置の計測出力に加わる量子化誤差の最
大値（｜Δｘ_MAX ｜）を４ｅ以下に抑えられる計測用の
反射部材（１４，２４）の移動範囲ｘについて見る。

【００６１】この場合には、上記数式１６より計測用の
反射部材（１４，２４）の移動範囲ｘは-0.4m 〜0.4mと
なり、干渉計装置全体としては2.0nm （＝４ｅ）の精度
が保証されることが理解できる。（II）量子化誤差の最大値｜Δｘ_MAX ｜を３ｅ以下に抑
えた場合 この場合における計測用の反射部材（１４，２４）の最
適な移動範囲ｘ（但し、ｘ≧−ｌ_M2）は、数式１３〜数
式１５並びに図５より、以下の数式１７の如くなる。

【００６２】

【数１７】

【００６３】一例として、図４（ａ）に示した第１干渉
計装置と図４（ｂ）に示した第２干渉計装置との量子化
誤差ｅ（又は分解能）をそれぞれ0.５nmとし、ｌ_M1＝0.
7m、ｌ_M2＝0.5m、ｌ_R ＝ｌ_R1＝ｌ_R2＝0.6 とした場合に
ついて、干渉計装置の計測出力に加わる量子化誤差の最
大値（｜Δｘ_MAX ｜）を３ｅ以下に抑えられる計測用の
反射部材（１４，２４）の移動範囲ｘについて見る。

【００６４】この場合には、上記数式１７より計測用の
反射部材（１４，２４）の移動範囲ｘは-0.3m 〜0.3mと
なり、干渉計装置全体としては1.5nm （＝３ｅ）の精度
が保証されることが理解できる。（III）量子化誤差の最大値｜Δｘ_MAX ｜を２ｅ以下に
抑えた場合 この場合における計測用の反射部材（１４，２４）の最
適な移動範囲ｘ（但し、ｘ≧−ｌ_M2）は、数式１３〜数
式１５並びに図５より、以下の数式１８の如くなる。

【００６５】

【数１８】

【００６６】一例として、図４（ａ）に示した第１干渉
計装置と図４（ｂ）に示した第２干渉計装置との量子化
誤差ｅ（又は分解能）をそれぞれ0.５nmとし、ｌ_M1＝0.
7m、ｌ_M2＝0.5m、ｌ_R ＝ｌ_R1＝ｌ_R2＝0.6 とした場合に
ついて、干渉計装置の計測出力に加わる量子化誤差の最
大値（｜Δｘ_MAX ｜）を２ｅ以下に抑えられる計測用の
反射部材（１４，２４）の移動範囲ｘについて見る。

【００６７】この場合には、上記数式１８より計測用の
反射部材（１４，２４）の移動範囲ｘは-0.2m 〜0.2mと
なり、干渉計装置全体としては1.0nm （＝２ｅ）の精度
が保証されることが理解できる。（ＩＶ）量子化誤差の最大値Δｘ_MAX をｅ以下に抑えた
場合 この場合における計測用の反射部材（１４，２４）の最
適な移動範囲ｘ（但し、ｘ≧−ｌ_M2）は、数式１３〜数
式１５並びに図５より、以下の数式１９の如くなる。

【００６８】

【数１９】

【００６９】一例として、図４（ａ）に示した第１干渉
計装置と図４（ｂ）に示した第２干渉計装置との量子化
誤差ｅ（又は分解能）をそれぞれ0.５nmとし、ｌ_M1＝0.
7m、ｌ_M2＝0.5m、ｌ_R ＝ｌ_R1＝ｌ_R2＝0.6 とした場合に
ついて、干渉計装置の計測出力に加わる量子化誤差の最
大値（｜Δｘ_MAX ｜）をｅ以下に抑えられる計測用の反
射部材（１４，２４）の移動範囲ｘについて見る。

【００７０】この場合には、上記数式１９より計測用の
反射部材（１４，２４）の移動範囲ｘは-0.3m 〜0.3mと
なり、干渉計装置全体としては0.5nm （＝ｅ）の精度が
保証されることが理解できる。以上の如く、本発明によ
れば、環境変化に伴う気体の屈折率が変化しても高精度
のもとで安定した計測が実現できることが理解できる。
しかも、本発明では、被計測物体（第１及び第２計測用
反射手段）を数式１９を満足する範囲において移動させ
れば、原理的に、２つの干渉計の量子化誤差ｅ（又は分
解能）を１倍以下に抑えられる事が可能となり、極めて
安定した高精度な計測が達成できる。なお、２つの干渉
計の量子化誤差ｅ（又は分解能）の１倍以下の精度が要
求されない場合には、被計測物体（第１及び第２計測用
反射手段）は、上記数式１９を満足する範囲もしくはそ
の１部を少なくとも移動可能に設けられれば良い。

【００７１】

【実施例】以下、本発明による実施例の干渉計の構成に
ついて図１〜図３を参照して説明する。本例では図６〜
図８にて説明した従来の干渉計装置を改良して各干渉計
と各参照用反射手段との間に空気中を通過する参照光路
を形成した構成としており、図６〜図８にて示した同一
の機能を持つ部材には図１〜図３においても同一の符号
を付してある。ここで、図１は本実施例の干渉計装置を
側面から見た時の様子を示し、図２は図１に示した本実
施例の干渉計装置を真上から見た時の様子を示してお
り、図３は図２の左側から見た時の本実施例の干渉計装
置の側面の様子を示している。

【００７２】図１〜図３に示す第１実施例では、計測方
向Ｘに沿ってそれぞれ異なる位置に設けられかつその計
測方向Ｘに沿って一体的に移動可能に設けられた第１計
測用反射手段（第１移動鏡６ａ）及び第２計測用反射手
段（第２移動鏡６ｂ）と、互いに等しい位置に固設され
た第１参照用反射手段（第１固定鏡５ａ）及び第２参照
用反射手段（第２固定鏡５ｂ）、コヒーレントな光束を
供給する光源手段（レーザ光源１，光分割プリズム２）
と、この光源手段（１，２）からの光束に基づいて，第
１計測用反射手段６ａを介して計測方向Ｘに沿って空気
中往復する第１計測光路ＯＰ_M1と第１参照用反射手段５
ａを介して空気中を往復する第１参照光路ＯＰ_R1とを形
成し，その第１計測光路ＯＰ_M1及び第１参照光路ＯＰ_R1
を経由した各光束によって第１測定出力Ｘ_A を生成する
第１干渉計（偏光分離プリズム３、１／４波長板４ａ，
４ｂ、偏光板７，第１検出装置８ａ）と、光源手段
（１，２）からの光束に基づいて，第２計測用反射手段
（６ｂ）を介して第１計測光路ＯＰ_M1とほぼ平行な方向
に沿って空気中を往復する第２計測光路ＯＰ_M2と第２参
照用反射手段５ｂを介して空気中を往復する第２参照光
路ＯＰ_R2とを形成し，その第２計測光路ＯＰ_M2及び第２
参照光路ＯＰ_R2を経由した各光束によって第２測定出力
Ｘ_B を生成する第２干渉計（偏光分離プリズム３、１／
４波長板４ａ，４ｂ、偏光板７，第２検出装置８ｂ）
と、第１及び第２測定出力（Ｘ_A ，Ｘ_B ）に基づいて所
定の演算を行う演算処理装置９とを配置したものであ
る。

【００７３】図１〜図３に示す如く、コヒーレントな光
束を供給する光源としてのレーザー光源１は第１周波数
ｆ₁ のビーム（以下、第１ビームと称する。）と第２周
波数ｆ₂ のビーム（以下、第２ビームと称する。）を供
給し、この第１及び第２ビームは、光分割プリズム２に
入射する。この光分割プリズム２は、平行四辺形状のプ
リズム２ａと直角プリズムとの接合で構成され、この接
合面には光を振幅分割する光分割面ＢＳが形成されてい
る。

【００７４】まず、光分割面ＢＳで反射して第１干渉計
へ向かう第１及び第２ビームについて説明すると、この
光分割面ＢＳで反射する第１及び第２ビームは、プリズ
ム２ａの反射面Ｒで反射して、偏光分離プリズム３の上
部に入射する。この偏光分離プリズム３は２つの直角プ
リズム３ａ，３ｂの接合により構成され、この接合面に
は光を偏光分離する偏光分離面ＰＢＳが形成されてい
る。

【００７５】ここで、偏光分離プリズム３の上部を入射
する一方の第１ビームは、偏光分離面ＰＢＳの入射面内
を振動する直線偏光の光（以下、Ｐ偏光と称する。）で
あり、他方の第２ビームは、偏光分離面ＰＢＳの入射面
と垂直な面内を振動する直線偏光の光（以下、Ｓ偏光と
称する。）である。そして、偏光分離面ＰＢＳに対し４
５°の入射角で入射するＰ偏光の第１ビームは偏光分離
面ＰＢＳを通過し、偏光分離面ＰＢＳに対し４５°の入
射角で入射するＳ偏光の第２ビームは偏光分離面ＰＢＳ
を反射する。

【００７６】まず、偏光分離面ＰＢＳの上部を通過する
Ｐ偏光の第１ビームについて説明すると、Ｐ偏光の第１
ビームは偏光分離面ＰＢＳを通過後、偏光分離プリズム
３に接合された１／４波長板４ａを通過して円偏光に変
換され、参照用の固定鏡５の１部を構成する上部の第１
固定鏡５ａへ向かう。第１固定鏡５ａは、第１参照光路
ＯＰ_R1内での気体光路長（空気光路長）が所定の長さｌ
_R1となるように、１／４波長板４ａに対して所定の距離
ｌ_R1だけ隔てて配置されており、後述するが、第１固定
鏡５ａの下部に配置される第２固定鏡５ｂと一体的に構
成されている。

【００７７】この第１固定鏡５ａを反射した円偏光の第
１ビームは、再び１／４波長板４ａを通過してＳ偏光に
変換され、偏光分離プリズム３内の偏光分離面ＰＢＳで
反射する。その後、偏光分離プリズム３に接合された偏
光板７に入射する。この偏光板７は、第１ビームのＳ偏
光の方向に対して４５°方向での直線偏光を透過させる
ように配置されており、第１ビームの１部の偏光成分が
偏光板７を通過して、第１の光路差検出装置８ａにて検
出される。

【００７８】一方、偏光分離面ＰＢＳの上部を反射する
Ｓ偏光の第２ビームについて説明すると、Ｓ偏光の第２
ビームは偏光分離面ＰＢＳを反射後、偏光分離プリズム
３に接合された１／４波長板４ｂを通過して円偏光に変
換され、計測用の移動鏡６の１部を構成する上部の第１
移動鏡６ａへ向かう。第１固定鏡６ａは、第１計測光路
ＯＰ_M1内での空気光路長が所定の長さｌ_M1となるよう
に、１／４波長板４ｂ（または第１干渉計）に対して所
定の距離ｌ_M1だけ隔てて配置されており、後述するが、
第１移動鏡６ａの下部において計測方向に沿って所定の
距離だけずらして配置される第２移動鏡６ｂと一体的に
移動可能に構成されている。なお、計測用の移動鏡６
は、ウエハＷを保持するステージＳＴの一端に固設され
ており、このステージＳＴの移動に伴って移動する。

【００７９】さて、第１移動鏡６ａを反射した円偏光の
第２ビームは、再び１／４波長板４ｂを通過してＰ偏光
に変換され、偏光分離プリズム３内の偏光分離面ＰＢＳ
を通過し、偏光分離プリズム３に接合された偏光板７に
入射する。この偏光板７は、換言すれば、第２ビームの
Ｐ偏光の方向に対して４５°方向での直線偏光を透過さ
せるように配置されており、第１ビームの１部の偏光成
分が偏光板７を通過して、前述の第１ビームの１部の偏
光成分と共に、第１の光路差検出装置８ａにて検出され
る。次に、光分割プリズム２の光分割面ＢＳで反射して
第２干渉計へ向かう第１及び第２ビームについて説明す
ると、この光分割面ＢＳを通過する第１及び第２ビーム
は、偏光分離プリズム３の下部に入射する。

【００８０】ここで、偏光分離プリズム３の下部を入射
する一方の第１ビームは、前述と同様に、偏光分離面Ｐ
ＢＳの入射面内を振動する直線偏光の光（以下、Ｐ偏光
と称する。）であり、他方の第２ビームは、偏光分離面
ＰＢＳの入射面と垂直な面内を振動する直線偏光の光
（以下、Ｓ偏光と称する。）である。そして、偏光分離
面ＰＢＳに対し４５°の入射角で入射するＰ偏光の第１
ビームは偏光分離面ＰＢＳを通過し、偏光分離面ＰＢＳ
に対し４５°の入射角で入射するＳ偏光の第２ビームは
偏光分離面ＰＢＳを反射する。

【００８１】まず、偏光分離面ＰＢＳの下部を通過する
Ｐ偏光の第１ビームについて説明すると、Ｐ偏光の第１
ビームは偏光分離面ＰＢＳを通過後、偏光分離プリズム
３に接合された１／４波長板４ａを通過して円偏光に変
換され、参照用の固定鏡５の１部を構成する下部の第２
固定鏡５ｂへ向かう。第２固定鏡５ｂは、第１固定鏡５
ａと一体的に構成されており、第２参照光路ＯＰ_R2内で
の気体光路長（空気光路長）が第１参照光路ＯＰ_R1内で
の気体光路長（空気光路長）と等しい所定の長さｌ
_R2（＝ｌ_R1）となるように、１／４波長板４ａ（または
第２干渉計）に対して所定の距離ｌ_R2（＝ｌ_R1）だけ隔
てて配置されている。

【００８２】この第２固定鏡５ｂを反射した円偏光の第
１ビームは、再び１／４波長板４ａを通過してＳ偏光に
変換され、偏光分離プリズム３内の偏光分離面ＰＢＳで
反射する。その後、偏光分離プリズム３に接合された偏
光板７に入射する。この偏光板７は、第１ビームのＳ偏
光の方向に対して４５°方向での直線偏光を透過させる
ように配置されており、第１ビームの１部の偏光成分が
偏光板７を通過して、第２の光路差検出装置８ｂにて検
出される。

【００８３】一方、偏光分離面ＰＢＳの下部を反射する
Ｓ偏光の第２ビームについて説明すると、Ｓ偏光の第２
ビームは偏光分離面ＰＢＳを反射後、偏光分離プリズム
３に接合された１／４波長板４ｂを通過して円偏光に変
換され、計測用の移動鏡６の１部を構成する下部の第２
移動鏡６ｂへ向かう。この第２固定鏡６ｂは、ウエハＷ
を保持するステージＳＴの移動に伴って第１固定鏡６ａ
と一体的に移動可能に設けられているが、第２計測光路
ＯＰ_M2内での空気光路長が第１計測光路ＯＰ_M1内での空
気光路長に対して短い所定の長さｌ_M2となるように、１
／４波長板４ｂに対して所定の距離ｌ_M2だけ隔てて配置
されている。

【００８４】さて、第２移動鏡６ｂを反射した円偏光の
第２ビームは、再び１／４波長板４ｂを通過してＰ偏光
に変換され、偏光分離プリズム３内の偏光分離面ＰＢＳ
を通過し、偏光分離プリズム３に接合された偏光板７に
入射する。この偏光板７は、換言すれば、第２ビームの
Ｐ偏光の方向に対して４５°方向での直線偏光を透過さ
せるように配置されており、第１ビームの１部の偏光成
分が偏光板７を通過して、前述の第１ビームの１部の偏
光成分と共に、第２の光路差検出装置８ｂにて検出され
る。

【００８５】以上にて説明した如く、第１の光路差検出
装置８ａにおいては、気体光路長（空気光路長）がｌ_R1
となる第１参照光路ＯＰ_R1を経由する第１ビームと、気
体光路長（空気光路長）がｌ_M1となる第１計測光路ＯＰ
_M1を経由する第２ビームとががそれぞれ入射することと
なる。このため、第１の光路差検出装置８ａの内部の光
電検出器からは、第１移動鏡６ａが第１固定鏡５ａに対
して停止している状態では、周波数が（ｆ１−ｆ２）の
ビート信号が出力され、第１移動鏡６ａがＸ方向へ移動
すると周波数が変調されたビート信号が出力される。従
って、この第１の光路差検出装置８ａは、この周波数の
変化を積算することにより、第１移動鏡６ａと第１固定
鏡５ａとの相対的な移動量を検出することができる。

【００８６】よって、第１参照光路ＯＰ_R1の気体光路長
（空気光路長）ｌ_R1をｌ_R 、第１計測光路ＯＰ_M1の気体
光路長（空気光路長）をｌ_M1、測定開始時（リセット
時）等の初期の空気等の気体の屈折率をｎ、空気等の気
体の屈折率の変化をΔｎ、第１計測光路ＯＰ_M1の気体光
路長（空気光路長）がｌ_M1となる時の第１移動鏡６ａ
（またはステージＳＴ）の位置をリセット位置（座標原
点）とし、このリセット位置からの第１移動鏡６ａ（ま
たはステージＳＴ）変位量をｘとすると、第１の光路差
検出装置８ａでは、ｘｎ＋（ｌ_M1−ｌ_R ＋ｘ）Δｎに相
当する信号Ｘ_A が演算装置９へ出力される。

【００８７】一方、第２の光路差検出装置８ｂにおいて
は、気体光路長（空気光路長）がｌ _R2となる第２参照光
路ＯＰ_R2を経由する第１ビームと、気体光路長（空気光
路長）がｌ_M2となる第２計測光路ＯＰ_M2を経由する第２
ビームとががそれぞれ入射することとなる。このため、
第２の光路差検出装置８ｂの内部の光電検出器からは、
第２移動鏡６ｂが第２固定鏡５ｂに対して停止している
状態では、周波数が（ｆ１−ｆ２）のビート信号が出力
され、第２移動鏡６ｂがＸ方向へ移動すると周波数が変
調されたビート信号が出力される。従って、この第２の
光路差検出装置８ｂは、この周波数の変化を積算するこ
とにより、第２移動鏡６ｂと第２固定鏡５ｂとの相対的
な移動量を検出することができる。

【００８８】よって、第２参照光路ＯＰ_R2の気体光路長
（空気光路長）ｌ_R2（＝ｌ_R1）をｌ_R 、第２計測光路Ｏ
Ｐ_M2の気体光路長（空気光路長）をｌ_M2、測定開始時
（リセット時）等の初期の空気等の気体の屈折率をｎ、
空気等の気体の屈折率の変化をΔｎ、第２計測光路ＯＰ
_M2の気体光路長（空気光路長）がｌ_M2となる時の第２移
動鏡６ｂ（またはステージＳＴ）の位置をリセット位置
（座標原点）とし、このリセット位置からの第２移動鏡
６ｂ（またはステージＳＴ）変位量をｘとすると、第２
の光路差検出装置８ｂでは、ｘｎ＋（ｌ_M2−ｌ_R ＋ｘ）
Δｎに相当する信号Ｘ_B が演算装置９へ出力される。

【００８９】この演算処理部９には、所定の演算式がメ
モリーされており、例えば、以下に示す如く、上記数式
２及び数式１１より導出される数式２０がメモリーされ
ている。

【００９０】

【数２０】

【００９１】従って、演算装置９は、第１及び第２の光
路差検出装置（７ａ，７ｂ）からの出力信号（Ｘ_A ，Ｘ
_B ）、及び計測開始時での初期の気体の屈折率ｎを検出
するための不図示の屈折率検出器からの出力ｎに基づい
て、上記数式２０式に示す如き演算を実行し、気体の揺
らぎ等が起因して生ずる気体の屈折率変化に伴う計測誤
差が補正された演算結果により第１移動鏡６ａ及び第２
移動鏡６ｂ（またはステージＳＴ）の移動量または座標
位置を算出する。これにより、正確な第１移動鏡６ａ及
び第２移動鏡６ｂ（またはステージＳＴ）の位置を求め
る事ができる。よって、演算装置９の演算結果を不図示
の表示部を介して表示しても良く、また、演算装置９か
ら算出された移動量または座標位置の情報に基づいて、
不図示であるが、ステージＳＴを移動させるための駆動
系の駆動量を制御系によって制御しても良い。

【００９２】そして、上記数式１６〜数式１９を満足す
るように第１移動鏡６ａ及び第２移動鏡６ｂ（またはス
テージＳＴ）をそれぞれ移動させれば、干渉計装置の出
力に加算される量子化誤差ｅをそれぞれ４倍〜１倍以下
に抑えることが可能となる。以上の如く本実施例によれ
ば、各計測光路と各参照光路とを各々近接するように構
成しているため、計測光路中にて生ずる気体の屈折率変
化による測定誤差を補正し、精度良く移動鏡６の移動量
や位置を検出することができる。

【００９３】しかも、本例によれば、２つの移動鏡との
間の距離に対して２つの固定鏡が内分するように、２つ
の移動鏡を移動させることができるため、極めて高い精
度な計測が保証される。なお、上述の各実施例ではヘテ
ロダイン方式のレーザー干渉計に本発明を適用したもの
であるが、本発明はホモダイン方式の干渉計にも同様に
適用することができる。

【００９４】また、本実施例では、第１移動鏡６ａの位
置と第２移動鏡６ｂの位置とに差を持たせる事により、
２つの計測光路内の気体光路長に差（ｌ_M1−ｌ_M2）を生
じせしめているがこれに限ることはない。例えば、第１
移動鏡６ａの位置と第２移動鏡６ｂの位置とを一致させ
て、さらに、一体的に構成されている第１及び第２干渉
計（偏光分離プリズム３、１／４波長板４ａ，４ｂ、偏
光板７）を第１干渉計としての上側部分と第２干渉計と
してのと下側部分とに２分割し、２つの干渉計を計測方
向にずらして配置して、２つの計測光路内の気体光路長
に差（ｌ_M1−ｌ _M2）を生じせしめても良い。さらには、
第１移動鏡６ａの位置と第２移動鏡６ｂの位置とが等し
くなるように、両移動鏡を一体的に構成し、いずれか一
方の計測光路中に内部が真空でかつ計測光路に沿った長
さＬの密封管を配置すれば、密封管の長さＬの分だけの
光路長差（Ｌ＝｜ｌ_M1−ｌ_M2｜）を生じせしめる事も可
能である。なお、この密封管に所定の屈折率を持つ気
体、液体、固体等の媒質を封入しても良い。

【００９５】また、本実施例では、第１固定鏡５ａの位
置と第２固定鏡５ｂの位置を一致させる事により、２つ
の参照光路内の気体光路長を互いに等しくしているがこ
れに限ることはない。例えば、第１固定鏡５ａと第２固
定鏡５ｂとを所定の距離だけずらして配置して、さら
に、一体的に構成されている第１及び第２干渉計（偏光
分離プリズム３、１／４波長板４ａ，４ｂ、偏光板７）
を第１干渉計としての上側部分と第２干渉計としてのと
下側部分とに２分割し、２つの干渉計を所定の距離だけ
ずらして配置して、２つの参照光路内の気体光路を等し
くしても良い。

【００９６】また、以上にて示した実施例における各干
渉計の計測光路と参照光路との光路の少なくとも一方に
光路折り曲げ用の光路偏向部材を適宜配置し、装置全体
がコンパクトになるように各光路を引き回すことも可能
である。このように、本発明は上述実施例に限定されず
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得
る。

【００９７】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、空気等の
気体の揺らぎが生じていても測定誤差が極めて少なく、
しかも原理的に高精度な計測が実現できる高性能な干渉
計装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本実施例の干渉計装置を側面から見た時
の様子を示す側面図である。

【図２】図２は図１に示した本実施例の干渉計装置を真
上から見た時の様子を示す平面図である。

【図３】図３は図２の左側から見た時の本実施例の干渉
計装置の様子を示す側面図である。

【図４】（ａ）は本発明の原理を示すための第１干渉計
の概念図であり、（ｂ）は本発明の原理を示すための第
２干渉計の概念図である。

【図５】図４に示した本発明による干渉計装置による量
子化誤差の最大値とステージの移動量との関係を示す図
である。

【図６】図６は従来の干渉計装置を側面から見た時の様
子を示す側面図である。

【図７】図７は図６に示した従来の干渉計装置を真上か
ら見た時の様子を示す平面図である。

【図８】図８は図７の左側から見た時の従来の干渉計装
置の様子を示す側面図である。

【図９】図６〜図８に示した従来の干渉計装置による量
子化誤差の最大値とステージの移動量との関係を示す図
である。

【主要部分の符号の説明】

１・・・・・・レーザー光源 ２・・・・・・光分割プリズム ３・・・・・・偏光分離プリズム ４ａ，４ｂ・・・・・・１／４波長板 ５，５ａ，５ｂ・・・・・・固定鏡 ６，６ａ，６ｂ・・・・・・移動鏡 ７・・・・・・偏光板 ８ａ・・・・・・第１光路差検出装置 ８ｂ・・・・・・第２光路差検出装置 ９・・・・・・演算装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】計測方向に沿って一体的に移動可能に設け
   られた第１及び第２計測用反射手段と、それぞれ所定位
   置に固設された第１及び第２参照用反射手段と、光束を
   供給する光源手段と、該光源手段からの光束に基づい
   て，前記第１計測用反射手段を介して前記計測方向に沿
   って気体中を往復する第１計測光路と前記第１参照用反
   射手段を介して気体中を往復する第１参照光路とを形成
   し，該第１計測光路及び第１参照光路を経由した各光束
   によって第１測定出力を生成する第１干渉計手段と、前
   記光源手段からの光束に基づいて，前記第２計測用反射
   手段を介して前記第１計測光路とほぼ平行な方向に沿っ
   て気体中を往復する第２計測光路と前記第２参照用反射
   手段を介して気体中を往復する第２参照光路とを形成
   し，該第２計測光路及び第２参照光路を経由した各光束
   によって第２測定出力を生成する第２干渉計手段と、前
   記第１及び第２測定出力に基づいて所定の演算を行う演
   算手段とを有し、 前記第１干渉計手段から前記第１参照用反射手段までの
   前記第１参照光路は、前記第２干渉計手段から前記第２
   参照用反射手段までの前記第２参照光路と等しい光学的
   光路長を有し、 前記第１干渉計手段から前記第１計測用反射手段の基準
   位置までの前記第１計測光路の光学的光路長をｌ_M1と
   し、前記第２干渉計手段から前記第２計測用反射手段の
   基準位置までの前記第２計測光路の光学的光路長を
   ｌ_M2、前記第１干渉計手段から前記第１参照用反射手段
   までの前記第１参照光路の光学的光路長をｌ_R1、前記第
   ２干渉計手段から前記第２参照用反射手段までの前記第
   ２参照光路の光学的光路長をｌ_R2、前記基準位置からの
   前記第１及び第２計測用反射手段の変位をｘとすると
   き、 前記第１及び第２計測用反射手段は、以下の範囲を少な
   くとも移動可能、もしくは以下の範囲の１部を少なくと
   も移動可能に構成されることを特徴とする干渉計装置。 ｌ_R1−ｌ_M1≦ｘ≦ｌ_R2−ｌ_M2