JPH11211418A - 光波変調装置と光波干渉測定装置及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数変調された例えば紫外光等の短い波長
を含む複数の異なる波長からなる光束を発生させるのに
適した光波変調装置、そのような光波変調装置を有する
光波干渉測定装置、そのような光波干渉測定装置を備え
る露光装置を提供する。 【解決手段】 光を射出する光源１と、光源１から射出
される光を分離して複数の光束Ｌ（ｆ，Ｈ）を発生させ
る光分離手段２と、前記複数の光束Ｌ（ｆ，Ｈ）の周波
数ｆをそれぞれ変調する周波数変調素子３、６と、周波
数変調素子６の射出側の光路中に設けられた、変調され
た光を高調波に変換する周波数変換素子７と、周波数変
調素子３、６でそれぞれ変調された複数の光束をほぼ同
一の光路に結合する結合手段とを備える光波変調装置。
周波数変調素子６の射出側の光路中に設けられた、変調
された光を高調波に変換する周波数変換素子７を備える
ので、周波数変調素子で変調され射出した光を高調波に
変換することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光波変調装置と光
波干渉測定装置及び露光装置に関し、特に光路中の空気
や他の気体の屈折率変動を補正することができ、移動物
体の変位量等の高精度な測定が要求される機器に用いら
れる光波干渉測定装置、そのような光波干渉測定装置に
適する光波変調装置、及び光波干渉測定装置を備える露
光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光波干渉測定装置等の光源部としては、
従来から図５に示されるような光波変調装置が用いられ
てきた。この光波変調装置では、光源２０１から射出さ
れる所定の周波数ｆの光を、第２高調波発生素子２０２
により、その一部を第２高調波（周波数ｆａ＝２・ｆ）
の光に変換し、周波数分離素子２０３により周波数ｆと
ｆａの光に分離する。その後、それぞれの光路に配置さ
れた音響光学素子（以下「ＡＯＭ」という）２０４、２
０６により各光は周波数変調され僅かに周波数がシフト
した後、周波数結合素子２０５により再び同軸に結合さ
れる。この様に、第２高調波を用いた異なる２つの周波
数の光を作り出していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】以上のような、従来の
光波変調装置では、光源から射出された光を第２高調波
に変換した後にＡＯＭで変調する。したがって、例えば
光源から射出した光の波長を５３２ｎｍとすればその第
２高調波の波長は２６６ｎｍとなり、このような波長を
有する光は紫外線であり、ＡＯＭも紫外用のものを用い
なければならない。特に３６０ｎｍよりも短い波長域の
光に用いる紫外用ＡＯＭは、媒質に石英硝子以外は使用
できず、性能の安定性に欠け、また高価であり量産に向
かない。さらに、高調波発生素子で２６６ｎｍよりも短
い波長の紫外光を用いる場合は、その領域で使用できる
ＡＯＭとして完全なものがまだ開発されていない。

【０００４】そこで本発明は、短い波長を含む複数の異
なる波長からなる光束を発生させるのに適した光波変調
装置、そのような光波変調装置を有する光波干渉測定装
置、そのような光波干渉測定装置を備える露光装置を提
供することを目的としている。

【０００５】

【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に係る発明による光波変調装置は、図１に
示すように、光を射出する光源１と；光源１から射出さ
れる光を分離して複数の光束Ｌ（ｆ，Ｈ）１１０、１１
３を発生させる光分離手段２と；前記複数の光束Ｌ
（ｆ，Ｈ）１１０、１１３の周波数ｆをそれぞれ変調す
る周波数変調素子３、６と；周波数変調素子６の射出側
の光路中に設けられた、変調された光を高調波に変換す
る周波数変換素子７と；周波数変調素子３、６でそれぞ
れ変調された複数の光束Ｌ（ｆ１，ＨＶ）１１２、Ｌ
（ｆ２ａ，ＨＶ）１１５をほぼ同一の光路に結合する結
合手段とを備える。（以下、光を表示する符号としてＬ
（ｆ，Ｈ）あるいはＬ（ｆ，Ｖ）の記号を用いる。ｆは
その光の周波数、ＨとＶはそれぞれ偏光方位が図の紙面
に平行と垂直を表す。ＨＶとしたときは、平行と垂直の
偏光の両方を含む場合、あるいは偏光方位が中間の角度
の場合を表す。）このように構成すると、周波数変調素
子６の射出側の光路中に設けられた、変調された光を高
調波に変換する周波数変換素子７を備えるので、周波数
変調素子を射出した光を高調波に変換することができ
る。

【０００６】この光波変調装置では、請求項２に記載の
ように、周波数変調素子３、６を、音響光学素子として
もよい。このような構成では、音響光学素子を備えるの
で光を周波数変調することができ、さらにその後に設け
られた周波数変換素子により高調波に変換することがで
きる。

【０００７】請求項３に係る発明による光波変調装置１
０２は、図３に示すように、光を射出する光源５１と；
光源５１から射出された光を第１光束Ｌ（ｆ，Ｈ）１２
１と第２光束Ｌ（ｆ，Ｈ）１２３と第３光束Ｌ（ｆ，
Ｖ）１２６と第４光束Ｌ（ｆ，Ｖ）１２８とに分離する
光分離手段５３、５４、６２と；第１光束Ｌ（ｆ，Ｈ）
１２１の周波数ｆを変調する第１周波数変調素子５５
と；第２光束Ｌ（ｆ，Ｈ）１２３の周波数ｆを変調する
第２周波数変調素子５８と；第２周波数変調素子５８の
射出側の光路中に設けられた、変調された光を高調波に
変換する第１周波数変換素子５９と；第３光束Ｌ（ｆ，
Ｖ）１２６の周波数ｆを変調する第３周波数変調素子６
３と；第４光束Ｌ（ｆ，Ｖ）１２８の周波数ｆを変調す
る第４周波数変調素子６５と；第４周波数変調素子６５
の射出側の光路中に設けられた、変調された光を高調波
に変換する第２周波数変換素子６６と；各周波数変調素
子５５、５８、６３、６５で変調された光束をほぼ同一
の光路に結合する結合手段５６、５７、６４とを備え
る。このように構成すると、４つの光束Ｌ（ｆ１，Ｈ）
１２２、Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）１２５、Ｌ（ｆ３，Ｖ）１２
７、Ｌ（ｆ４ａ，Ｖ）１３０を結合した光束を発生する
ことができる。

【０００８】請求項４のように、請求項３の光波変調装
置では、前記各周波数変調素子を、音響光学素子として
もよい。

【０００９】請求項５に記載のように、請求項３または
請求項４に記載の光波変調装置１０２では、第１周波数
変換素子５９と第２周波数変換素子６６とは、それぞれ
実質的に同一物質で構成するのが好ましい。このように
構成すると、両周波数変換素子が実質的に同一物質で作
られているので、同一傾向の高調波変換がされる。

【００１０】請求項６に記載の光波干渉測定装置５０２
は、図４に示されているように、請求項３乃至請求項５
のいずれかに記載の光波変調装置１０２と；光波変調装
置１０２から射出された光束Ｌ（ｆ１，Ｈ）、Ｌ（ｆ２
ａ，Ｈ）、Ｌ（ｆ３，Ｖ）、Ｌ（ｆ４ａ，Ｖ）の光路上
に設けられ、該光路を測定光路ＭＰ２と参照光路ＲＰ２
とに分離するビームスプリッタ１３と；参照光路ＲＰ２
上に設けられた固定鏡１９と；測定光路ＭＰ２上に設け
られ、固定鏡１９に対して相対的に移動する移動鏡１５
と；測定光路ＭＰ２を通過した第２光束Ｌ（ｆ２ａ，
Ｈ）と、参照光路ＲＰ２を通過した第４光束Ｌ（ｆ４
ａ，Ｖ）とを干渉させて受光する第１の受光部２２、２
３と；少なくとも測定光路ＭＰ２を通過した第１光束Ｌ
（ｆ１，Ｈ）と第２光束Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）とのうち一方
を他方とほぼ同一周波数に周波数変換する第３周波数変
換素子２８と；第３周波数変換素子２８で変換された測
定光路ＭＰ２を通過した第１光束Ｌ（ｆ１，Ｈ）と、測
定光路ＭＰ２を通過した第２光束Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）とを
干渉させて受光する第２の受光部２８、２９と；少なく
とも参照光路ＲＰ２を通過した第３光束Ｌ（ｆ３，Ｖ）
と第４光束Ｌ（ｆ４ａ，Ｖ）とのうち一方を他方とほぼ
同一の周波数に周波数変換する第４周波数変換部３０
と；第４周波数変換部３０で変換された参照光路ＲＰ２
を通過した第３光束Ｌ（ｆ３，Ｖ）と、参照光路ＲＰ２
を通過した第４光束Ｌ（ｆ４ａ，Ｖ）とを干渉させて受
光する第３の受光部３０、３１とを備え；第１の受光部
２２、２３からの測定信号と、前記第２及び第３の受光
部２８、２９、３０、３１から得られる測定信号とを用
いて、移動鏡１５の変位を検出するように構成されてい
る。

【００１１】ここで典型的には、第１の受光部は、偏光
板２２と受光素子２３を含んで構成されており、同様に
第２の受光部は、第２高調波発生素子２８と受光素子２
９を含んで構成されており、第３の受光部は、第２高調
波発生素子３０と受光素子３１を含んで構成されてい
る。そして、第１の受光部２２、２３からの測定信号
と、前記第２及び第３の受光部２８、２９、３０、３１
から得られる測定信号とを用いて、前記測定光路と前記
参照光路で生じた気体の屈折率変動を補正して、移動鏡
１５の変位を検出する。さらに、光波変調装置１０２か
ら射出された直後に第２光束Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）と第４光
束Ｌ（ｆ４ａ，Ｖ）の一部を分離し、これら２つの光束
を干渉させて受光する第４の受光部２４、２５を備えて
もよい。ここで典型的には、第４の受光部は、偏光板２
４と受光素子２５を含んで構成されている。

【００１２】このようにすると、第１及び第４の受光部
２２、２３、２４、２５からの測定信号と、第２及び第
３の受光部２８、２９、３０、３１から得られる測定信
号とを用いて、測定光路と参照光路の気体の屈折率変動
を補正して移動鏡１５の変位を検出するように構成され
た例えばヘテロダイン測長機が得られる。

【００１３】上記光波干渉測定装置５０２では、請求項
７に記載のように、第１周波数変換素子５９、第２周波
数変換素子６６、第３周波数変換素子２８及び第４周波
数変換素子３０は、それぞれ実質的に同一物質で構成す
るのが好ましい。

【００１４】請求項８に記載の光波干渉測定装置は、図
２に示す光波干渉測定装置５０１のうち屈折率変動を得
るための構成を含むものであり、請求項１または請求項
２に記載の光波変調装置１０１と；光波変調装置１０１
から射出され、屈折率変動を検出する光路を通過した複
数の周波数の異なる光束で、少なくとも前記異なる光束
のうちの一つを他方の光束とほぼ同一周波数に変換する
周波数変換素子２８（３０）と；周波数変換素子２８
（３０）で変換された光束と前記他方の光束とを干渉さ
せて受光する受光素子２９（３１）と；前記光路の屈折
率変動を算出する演算手段３３とを備える。なお、演算
手段３３は典型的には前記光路の屈折率変動を算出する
処理手段の一つの機能手段であるといえる。また、屈折
率変動とは典型的には光束が伝達される空間を満たす媒
体である気体、例えば空気の屈折率の変動を意味する。

【００１５】請求項９に記載の光波干渉測定装置５０１
は、図２に示されているように、請求項１または請求項
２に記載の光波変調装置１０１と；測長用光束を供給す
る測長光束供給装置１０と；測長用光束供給装置１０に
より供給される測長用光束Ｌ（ｆ００，Ｈ）、Ｌ（ｆ０
１，Ｖ）と、前記測長用光束と光波変調装置１０１内の
結合手段５により同一の光路に結合された光束Ｌ（ｆ
２，ＨＶ）、Ｌ（ｆ３ａ，ＨＶ）とが共通の光路上にあ
るように、光波変調装置１０１と測長用光束供給装置１
０とは配置され、前記共通の光路を測定光路ＭＰ１と参
照光路ＲＰ１に分離するビームスプリッタ１３と；参照
光路ＲＰ１上に設けられた固定鏡１９と；測定光路ＭＰ
１上に設けられ、固定鏡１９に対して相対的に移動する
移動鏡１５と；参照光路ＲＰ１及び測定光路ＭＰ１を通
った測長用光束を干渉させて受光する第１の受光部２
２、２３と；結合手段５により同一の光路に結合され
た、少なくとも測定光路ＭＰ１を通った前記複数の光束
Ｌ（ｆ２，Ｈ）、Ｌ（ｆ３ａ，Ｈ）を干渉させて受光す
る第２の受光部２８、２９と；第１の受光部２２、２３
からの測長信号から得られる、前記移動鏡の変位に関す
る情報を、第２の受光部２８、２９からの測定信号から
得られる、少なくとも前記測定光路で生じた屈折率変動
に関する情報を用いて補正する処理手段３３とを備え
る。ここで、典型的には、第１の受光部からの測長信号
からは移動鏡の変位量が得られ、第２の受光部からの測
定信号からは、測定光路と参照光路を満たす気体（例え
ば空気）の屈折率変動の量が得られる。

【００１６】なお、この第２の受光部２８、２９は、測
定光路ＭＰ１を通った複数の光束Ｌ（ｆ２，Ｈ）、Ｌ
（ｆ３ａ，Ｈ）との干渉光の他に、さらに参照光路ＲＰ
１を通った複数の光束Ｌ（ｆ２，Ｖ）、Ｌ（ｆ３ａ，
Ｖ）との干渉光を受光することとし、更に処理手段３３
で第１の受光部２２、２３からの測長信号を補正するた
めに用いる第２の受光部２８、２９からの測定信号は、
複数の光束Ｌ（ｆ２，Ｈ）、Ｌ（ｆ３ａ，Ｈ）との干渉
光を受光したときの信号と参照光路ＲＰ１を通った複数
の光束Ｌ（ｆ２，Ｖ）、Ｌ（ｆ３ａ，Ｖ）との干渉光を
受光したときの信号を用いた信号でよい。

【００１７】請求項１０に記載の露光装置８００は、図
６に示されるように、請求項６ないし請求項９のいずれ
かに記載の光波干渉測定装置５０１（５０２）と；パタ
ーンを投影する基板Ｗを載置する基板ステージ２５０と
を備え；基板ステージ２５０に移動鏡１５が取り付けら
れている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。なお、各図において互い
に同一あるいは相当する部材には同一符号を付し、重複
した説明は省略する。また、光の周波数ｆ、波長λ、光
速ｃには、ｆ＝ｃ／λの関係がある。したがって、実施
の形態の説明の中では、光を表現するのに主として周波
数を用いるが、波長を用いて、例えば「波長５３２ｎｍ
の光」のような言い方をする場合もある。

【００１９】図１は、本発明の第１の実施の形態である
光波変調装置の構成を示す線図である。周波数ｆの光Ｌ
（ｆ，Ｈ）を発するレーザー等の光源１の光路上にビー
ムスプリッタ（以下「ＢＳ」という）２が、スプリット
面を光路に対して約４５度の角度をもって配置されてお
り、その透過方向の光路上には、変調周波数がΔｆであ
る周波数変調素子としてのＡＯＭ３が、さらにその先の
光路上には光の偏光方位を調節する波長板４が、さらに
その先の光路上には、ダイクロイックミラー（以下「Ｄ
Ｍ」という）のような周波数結合素子５が配置されてい
る。

【００２０】一方、ＢＳ２の反射方向の光路上には光路
を偏向して、透過方向の光路と平行にするミラーが配置
されている。偏向された光路上には、変調周波数がΔｆ
ａであるＡＯＭ６が、さらにその先の光路上には周波数
変換素子であるＳＨＧ変換素子等の第２高調波発生素子
７が配置されており、第２高調波発生素子７の射出側の
光路上には周波数フィルタ８があり、さらにその先の光
路上には光の偏光方位を調節する波長板９が配置されて
おり、さらにその先の光路上には光路を偏向して先のＢ
Ｓ２の透過方向の光路と周波数結合素子５で交差するよ
うにするミラーが配置されている。

【００２１】このように構成された光波変調装置１０１
の作用を説明する。光源１から射出された光Ｌ（ｆ，
Ｈ）は、ＢＳ２によって周波数ｆの２つの光Ｌ（ｆ，
Ｈ）１１０と光Ｌ（ｆ，Ｈ）１１３に分割される。光Ｌ
（ｆ，Ｈ）１１０は、ＡＯＭ３により周波数ｆ１（＝ｆ
＋Δｆ１）の光Ｌ（ｆ１，Ｈ）１１１となる。

【００２２】一方、光１１３はＡＯＭ６により周波数ｆ
２（＝ｆ＋Δｆ２）の光Ｌ（ｆ２，Ｈ）１１４となる。
光Ｌ（ｆ２，Ｈ）１１４は第２高調波発生素子７に入射
して、ここでその光の一部がＳＨＧ変換され周波数ｆ２
ａ（ｆ２ａ＝２・ｆ２）の光Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）となる。
このとき第２高調波発生素子７で変換されなかった周波
数ｆ２の光１１４は、周波数フィルタ８によって除去さ
れる。

【００２３】ここで、周波数ｆ１の光Ｌ（ｆ１，Ｈ）１
１１は、周波数結合素子５で同軸に結合される前に、波
長板４により偏光方位が調節されて光Ｌ（ｆ１，ＨＶ）
１１２となり、光Ｌ（ｆ２，Ｈ）１１４は第２高調波発
生素子７と周波数フィルタ８を介した後に、波長板９に
より偏光方位が調節されて光Ｌ（ｆ２ａ，ＨＶ）１１５
となる。周波数ｆ１の光Ｌ（ｆ１，ＨＶ）１１２と周波
数ｆ２ａの光Ｌ（ｆ２ａ，ＨＶ）１１５は、周波数結合
素子５で同軸に結合される。このように、異なる２つの
変調された周波数を有する光波変調装置１０１が構成さ
れる。

【００２４】このように、光Ｌ（ｆ１，ＨＶ）１１２と
光Ｌ（ｆ２ａ，ＨＶ）１１５はそれぞれ波長板４と波長
板９によって互いの偏光方位が調節されて、光波変調装
置１０１を射出されるようになっている。ここで、光源
１から射出される光の波長は例えば５３２ｎｍ、そして
第２高調波変換素子７により変換された光の波長は２６
６ｎｍである（第２高調波の周波数は、実際にはＡＯＭ
６の変調周波数Δｆ２の２倍（２・Δｆ２）だけずれる
ので、波長はｃ／（２ｆ＋２Δｆ２）となるが、変調周
波数Δｆ２は周波数ｆと比べて非常に小さいオーダーの
値であるので、波長で表現する場合 ｃ／（２ｆ）と同
じ値として表現する）。

【００２５】図２を参照して、本発明の第１の実施の形
態の光波変調装置１０１を用いて構成された、本発明の
第２の実施の形態である光波干渉測定装置５０１を説明
する。

【００２６】図２の装置は、測定光路ＭＰ１および参照
光路ＲＰ１を満たす媒体である空気や他の気体の屈折率
変動量を、異なる２つの周波数の光を用いて測定し、か
つ補正し、真の移動鏡の変位量を測定する光波干渉測定
装置である。

【００２７】図２において、周波数ｆ００で紙面に平行
な偏光方位を有する光Ｌ（ｆ００，Ｈ）と、周波数ｆ０
０とは僅かに異なる周波数ｆ０１で紙面に垂直な偏光方
位を有する光Ｌ（ｆ０１，Ｖ）を射出する光源１０が備
えられ、光源１０からの射出光の光路上に、ＤＭのよう
な周波数結合素子１２が、その結合面を光路に対してほ
ぼ４５度の角度をもって配置されている。周波数結合素
子１２は、周波数ｆ００、ｆ０１の近傍の周波数を有す
る光は透過し、周波数ｆ１、ｆ２ａの近傍の周波数を有
する光は反射する特性を有する。

【００２８】一方光波変調装置１０１から射出される光
の光路にはミラーが配置されており、そのミラーで偏向
された光路が周波数結合素子１２において光源１０から
の光の光路と結合するように、その光路が周波数結合素
子１２の結合面に対してほぼ４５度の角度となるように
配置されている。

【００２９】周波数結合素子１２を透過する光束Ｌ（ｆ
００，Ｈ）、Ｌ（ｆ０１，Ｖ）の光路上には偏光ビーム
スプリッタ（以下「ＰＢＳ」という）１３が、そのスプ
リット面を光路にほぼ４５度の角度をもって配置されて
いる。ＰＢＳ１３は紙面に平行な偏光の成分は透過し、
それと垂直な偏光の成分は反射する。

【００３０】ここでＰＢＳ１３を透過する方向の光路上
には、フレネルロム１４が配置されており、さらにその
先の光路上には、移動する不図示のステージ２５０に取
り付けられた移動鏡１５が設けられている。移動鏡１５
は、本実施の形態では平面鏡であり、光路に対して反射
面が垂直に置かれている。その代わりにコーナーキュー
ブを用いることもできる。フレネルロム１４は、入射す
る固有偏光間の位相差を９０°与える素子であり、４分
の１波長板と同等の機能を有する。ここでは異なる複数
の周波数の光を用いるためアフロマティックな波長板と
してフレネルロムを採用している。

【００３１】フレネルロム１４からの光がＰＢＳ１３で
反射される方向には、コーナーキューブ（以下「ＣＣ」
という）１６が、以上のように反射されて入射する光を
反射して光軸をずらして反対方向に向けるように配置さ
れている。

【００３２】ＣＣ１６で反射された光のＰＢＳ１３によ
る反射方向の光路上、ＰＢＳ１３と移動鏡１５との間に
はフレネルロム１７が配置されている。

【００３３】同様に、周波数結合素子１２で結合された
光がＰＢＳ１３で反射される方向の光路上には、その光
路を先に説明したＰＢＳ１３を透過する光路と平行に向
けるミラーが配置されており、その光路上にはフレネル
ロム１８が配置され、その先の光路上には固定鏡１９が
配置されている。固定鏡１９は、本実施の形態では平面
鏡であり、光路に対して反射面が垂直に置かれている。

【００３４】固定鏡１９から反射した光がフレネルロム
１８を再び通過してＰＢＳ１３を透過する方向には先に
説明したＣＣ１６があり、そこで反射された光がＰＢＳ
を透過して先述のミラーで固定鏡１９に向かう方向の光
路上にはフレネルロム２０が配置されている。その光路
が固定鏡１９で反射されてフレネルロム２０、ミラーを
経て、ＰＢＳ１３で反射して先に説明したフレネルロム
１７からＰＢＳ１３に向かう光と結合した光路上には、
周波数分離素子２１が、その反射面を光路に対して約４
５度の角度をもって配置されている。周波数分離素子２
１は、例えばＤＭであり、周波数ｆ００、ｆ０１近傍の
周波数を有する光は透過し、周波数ｆ１、ｆ２ａ近傍の
周波数を有する光は反射する特性を持つ。

【００３５】周波数分離素子２１を透過する方向の光路
上には、ミラーがあり、偏向された光路上には偏光板２
２が配置されている。偏光板２２は、その偏光方位を入
射するほぼ直交する２つの偏光の偏光方位に対して約４
５度傾けて配置されている。即ち図中で、偏光板２２の
偏光方位は、紙面に対して約４５度傾けて配置されてい
る。

【００３６】偏光板２２の先の光路上には、受光した光
のエネルギーを電気エネルギーに変換する受光素子であ
る光電変換素子２３が配置されている。光電変換素子２
３は、位相計２６に電気的に接続されている。

【００３７】また、先述の光源１０を射出した光が、Ｂ
Ｓ１１により反射される方向の光路上には、偏光板２４
が配置されている。偏光板２４は、その偏光方位を入射
するほぼ直交する２つの偏光の偏光方位に対して約４５
度傾けて配置されている。

【００３８】偏光板２４の先の光路上には、受光した光
のエネルギーを電気エネルギーに変換する受光素子であ
る光電変換素子２５が配置されている。光電変換素子２
５は、位相計２６に電気的に接続されている。

【００３９】一方、周波数分離素子２１にＰＢＳ１３の
方から入射する光の反射方向の光路上には、ＰＢＳ２７
が該光路に対してスプリット面を約４５度傾けて配置さ
れている。

【００４０】周波数分離素子２１からＰＢＳ２７に入射
し透過する方向の光路上には、ＳＨＧ変換素子等の第２
高調発生素子２８があり、さらにそれを透過した方向の
光路上には受光素子である光電変換素子２９が配置され
ている。光電変換素子２９は、位相計３２に電気的に接
続されている。

【００４１】また、周波数分離素子２１で反射された光
がＰＢＳ２７に入射し、そこで反射される方向の光路上
には、ミラーが備えられ、そこで偏向された光路上には
ＳＨＧ変換素子等の第２高調波発生素子３０があり、さ
らにそれを透過した方向の光路上には受光素子である光
電変換素子３１が配置されている。光電変換素子３１
は、位相計３２に電気的に接続されている。位相計３２
は、演算器３３に電気的に接続されている。

【００４２】さらに図２を参照して、以上の構成を有す
る光波干渉測定装置の作用を説明する。光源１０より射
出された紙面に平行な偏光方位を有する周波数ｆ００の
光Ｌ（ｆ００，Ｈ）と紙面に垂直な偏光方位を有する周
波数ｆ０１（＝ｆ００＋Δｆ）の光Ｌ（ｆ０１，Ｖ）
は、周波数結合素子１２により、光源部１０１から射出
された周波数ｆ１の光Ｌ（ｆ１，ＨＶ）と周波数ｆ２ａ
の光Ｌ（ｆ２ａ，ＨＶ）と同軸に結合され、ＰＢＳ１３
に入射される。

【００４３】周波数ｆ１の光Ｌ（ｆ１，ＨＶ）と周波数
ｆ２ａの光Ｌ（ｆ２ａ，ＨＶ）は、先に説明したように
波長板４、９（図１）により偏光方位が調節された光で
ある。この実施の形態では、これらの光の偏光方位は、
光源１０からの光の偏光方位に対してほぼ４５度傾くよ
うに波長板４、９で調節されている。

【００４４】ＰＢＳ１３は、紙面に平行な偏光の成分は
透過し、それと垂直な偏光の成分は反射するので、光Ｌ
（ｆ００，Ｈ）はＰＢＳ１３を透過し、光Ｌ（ｆ０１，
Ｖ）はＰＢＳ１３で反射される。また、周波数ｆ１の光
Ｌ（ｆ１，ＨＶ）と周波数ｆ２ａの光Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ
Ｖ）は、図２において紙面に４５度傾いた偏光方位の光
であるので、ＰＢＳ１３を透過した光にも、反射した光
にも含まれる。すなわち光（ｆ１，Ｈ）、光Ｌ（ｆ２
ａ，Ｈ）と光（ｆ１，Ｖ）、光Ｌ（ｆ２ａ，Ｖ）とに分
離される。

【００４５】ＰＢＳ１３を透過した異なる３つの周波数
ｆ００とｆ１とｆ２ａの光、それぞれ光Ｌ（ｆ００，
Ｈ）、光Ｌ（ｆ１，Ｈ）、光Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）は、移動
鏡１５で反射され、再びＰＢＳ１３に戻る過程でフレネ
ルロム１４を２回透過して偏光方位が９０度変換され紙
面に垂直な偏光方位の光となり、ＰＢＳ１３では反射さ
れる。

【００４６】反射された後、ＣＣ１６で光路をずらさ
れ、ＰＢＳ１３でフレネルロム１７の方へ反射される。
フレネルロム１７を透過し、移動鏡１５で反射されて再
びフレネルロム１７を透過して、ＰＢＳ１３に戻る過程
でフレネルロム１７により偏光方位が９０度回転される
ので、ＰＢＳ１３を透過する。すなわち測定光路ＭＰ１
を２往復したことになる。

【００４７】同様にＰＢＳ１３で反射された３つの周波
数ｆ０１とｆ１とｆ２ａの光Ｌ（ｆ０１，Ｖ）、（ｆ
１，Ｖ）、光Ｌ（ｆ２ａ，Ｖ）は、フレネルロム１８、
２０とＣＣ１６の機能により固定鏡１９とＰＢＳ１３の
間の光路、すなわち参照光路ＲＰ１を２往復する。その
後ＰＢＳ１３で反射され、測定光路ＭＰ１を通った異な
る３つの周波数の光と同軸でＰＢＳ１３を周波数分離素
子２１の方向に射出される。

【００４８】周波数分離素子２１は、周波数が周波数ｆ
００とｆ０１近傍の光を透過し、周波数ｆ１とｆ２ａ近
傍の光は反射する性質を持つので、ＰＢＳ１３を介した
異なる４つの周波数ｆ００、ｆ０１、ｆ１、ｆ２ａの光
は、ここで分離される。

【００４９】周波数分離素子２１を透過した光Ｌ（ｆ０
０，Ｈ）、Ｌ（ｆ０１，Ｖ）は、偏光板２２を透過して
干渉し、光電変換素子２３でその干渉光が受光され、測
定ビートの電気信号として位相計２６に入力される。

【００５０】また、光源１０を射出した周波数ｆ００と
ｆ０１の光の一部は、ＢＳ１１により反射され、偏光板
２４を透過して干渉し、光電変換素子２５でその干渉光
が受光され、参照ビートの電気信号として位相計２６に
入力される。

【００５１】位相計２６では、以上のような測定ビート
信号と参照ビート信号から移動鏡１５の変位量を求め、
それを電気信号として演算器３３に出力する。

【００５２】一方、周波数分離素子２１で反射された周
波数ｆ１とｆ２ａの光のうち測定光路ＭＰ１を通った成
分Ｌ（ｆ１，Ｈ）、Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）は、紙面に平行な
偏光方位の光であるのでＰＢＳ２７を透過し、この２つ
の周波数のうち周波数の小さな方の光Ｌ（ｆ１，Ｈ）は
第２高調発生素子２８により周波数ｆ１ａ（＝２・ｆ
１）の光に変換され、測定光路ＭＰ１を通った周波数ｆ
２ａの光と干渉し、その干渉光が光電変換素子２９によ
り受光され、測定信号として位相計３２に入力される。

【００５３】また、周波数分離素子２１で反射された周
波数ｆ１とｆ２ａの光のうち参照光路ＲＰ１を通った成
分Ｌ（ｆ１，Ｖ）、Ｌ（ｆ２ａ，Ｖ）はＰＢＳ２７で反
射され、光Ｌ（ｆ１，Ｖ）が第２高調波発生素子３０の
機能によりＳＨＧ変換された周波数ｆ１ａ（＝２・ｆ
１）の光と、参照光路ＲＰ１を通った周波数ｆ２ａの光
とが干渉し、その干渉信号が光電変換素子３１で受光さ
れ、参照信号として位相計３２に入力される。

【００５４】位相計３２では測定信号と参照信号から、
測定光路ＭＰ１および参照光路ＲＰ１で生じた光の透過
する媒体である空気や他の気体の屈折率変動量を求め、
演算器３３に出力する。

【００５５】このとき、屈折率変動量の測定をヘテロダ
イン干渉法を用いて行う。ヘテロダイン周波数を例えば
１００ｋＨｚとする場合、ＡＯＭ３の変調周波数Δｆ１
を８０．０５ＭＨｚ、ＡＯＭ６の変調周波数Δｆ２を８
０ＭＨｚにすれば良い。

【００５６】演算器３３では、位相計２６からの移動鏡
の変位量と位相計３２からの屈折率変動量を演算するこ
とにより、移動鏡１５の真の変位量ΔＤを求める。

【００５７】図３は本発明の第３の実施の形態として、
多波長を用いる光波変調装置の構成を示した線図であ
る。図３において、光源５１から射出する光の光路上に
透過する光の偏光方位を調節する波長板５２が設けら
れ、その先の光路上には、ＰＢＳ５３がそのスプリット
面を光路に対してほぼ４５度の角度をもって配置されて
いる。ここで、光源５１としては、典型的にはレーザー
光等の偏光した光を発生する光源が用いられる。

【００５８】光源５１からの光がＰＢＳ５３を通過する
方向には、ＢＳ５４がそのスプリット面を光路に対して
ほぼ４５度の角度をもって配置されている。ＢＳ５４を
透過する方向のさらにその先の光路上には、変調周波数
がΔｆ１のＡＯＭ５５、そしてＤＭ等の周波数結合素子
５６が配置されている。ＤＭ５６は周波数ｆ１近傍の光
を透過し、その第２高調波近傍の周波数の光を反射する
特性をもっている。ＡＯＭ５５からの光がＤＭ５６を透
過する方向の光路上には、ＰＢＳ５７が配置されてい
る。

【００５９】一方、ＰＢＳ５３を透過した光がＢＳ５４
で反射される方向の光路上には、変調周波数がΔｆ２の
ＡＯＭ５８が配置されている。ＡＯＭ５８の先には、Ｓ
ＨＧ変換素子である第２高調波発生素子５９が配置さ
れ、その先の光路上には、第２高調波発生素子５９で変
換された高調波を通過させる周波数フィルタ６０が配置
されている。さらにその先の光路上には、偏光方位を調
節する波長板６１が配置され、その先にはミラーがあ
り、前述のように波長板６１を透過してきた光路をＤＭ
５６の位置において、周波数変調素子５５を透過してき
た光路と交差し、両光路を同軸に結合するように構成さ
れている。

【００６０】また、光源５１からの光がＰＢＳ５３で反
射される方向の光路上には、ＢＳ６２がそのスプリット
面を光路に対してほぼ４５度の角度をもって配置されて
おり、さらにＢＳ６２を透過する方向光路上にはミラー
が、その反射面を光路に対してほぼ４５度の角度をもっ
て配置されている。

【００６１】さらにＰＢＳ５３からの光がＢＳ６２を透
過してミラーで反射される方向の光路上には、変調周波
数がΔｆ３のＡＯＭ６３が、その先の光路上にはミラー
が、その反射面を光路に対してほぼ４５度の角度をもっ
て配置されており、光路をＰＢＳ５７の位置で、ＡＯＭ
５５とＤＭ５６を経由した光路と交差して、両光路を同
軸に結合するように構成されている。

【００６２】一方、ＰＢＳ５３からの光がＢＳ６２で反
射される方向の光路上には、変調周波数がΔｆ４のＡＯ
Ｍ６５が配置されている。ＡＯＭ６５の先には、ＳＨＧ
変換素子である第２高調波発生素子６６が配置され、そ
の先同じ光路上には、第２高調波発生素子６６で変換さ
れた高調波を通過させる周波数フィルタ６７が配置され
ている。さらにその先の光路上には、偏光方位を調節す
る波長板６８が配置され、その先にはＤＭ６４があり、
前述のように波長板６８を透過してきた光路をＰＢＳ５
７の位置において、周波数変調素子５５を透過してきた
光路と交差し、両光路を同軸に結合するように構成され
ている。ＤＭ６４は、周波数ｆ３近傍の光を透過し、そ
の第２高調波近傍の周波数の光を反射する特性をもって
いる。

【００６３】以上の構造を有する光波変調装置１０２の
作用を、同じく図３を参照して説明する。光源５１から
射出された周波数ｆの光は、波長板５２により偏光方位
を調節され、光Ｌ（ｆ，ＨＶ）となりＰＢＳ５３に入射
される。

【００６４】ＰＢＳ５３を透過した紙面に平行な偏光方
位の周波数ｆの光Ｌ（ｆ，Ｈ）は、ＢＳ５４で一部が透
過し、残りが反射されることにより、２つの光それぞれ
Ｌ（ｆ，Ｈ）１２１とＬ（ｆ，Ｈ）１２３に分割され
る。光Ｌ（ｆ，Ｈ）１２１は変調周波数がΔｆ１のＡＯ
Ｍ５５によって周波数ｆ１（＝ｆ＋Δｆ１）の光Ｌ（ｆ
１，Ｈ）１２２となる。

【００６５】一方、光Ｌ（ｆ，Ｈ）１２３は変調周波数
がΔｆ２のＡＯＭ５８によって周波数ｆ２（＝ｆ＋Δｆ
２）の光Ｌ（ｆ２，Ｈ）１２４となる。光Ｌ（ｆ２，
Ｈ）１２４は、第２高調波発生素子５９に入射して周波
数ｆ２ａ（＝２・ｆ２）の光Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）１２５と
なる。このとき第２高調波発生素子５９で変換されなか
った周波数ｆ２の光Ｌ（ｆ２，Ｈ）１２４は、周波数フ
ィルタ６０によって除去される。周波数ｆ１の光Ｌ（ｆ
１，Ｈ）１２２と周波数ｆ２ａの光Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）１
２５は周波数結合素子５６で同軸に結合され、ＰＢＳ５
７に入射される。

【００６６】また、ＰＢＳ５３で反射された周波数ｆの
光Ｌ（ｆ，Ｖ）は、ＢＳ６２で一部が透過し、残りが反
射されることにより、２つの光それぞれＬ（ｆ，Ｖ）１
２６とＬ（ｆ，Ｖ）１２８に分割される。

【００６７】光Ｌ（ｆ，Ｖ）１２６は、変調周波数がΔ
ｆ３のＡＯＭ６３によって周波数ｆ３（＝ｆ＋Δｆ３）
の光Ｌ（ｆ３，Ｖ）１２７となる。

【００６８】一方、光Ｌ（ｆ，Ｖ）１２８は、変調周波
数がΔｆ４のＡＯＭ６５によって周波数ｆ４（＝ｆ＋Δ
ｆ４）の光Ｌ（ｆ４，Ｖ）１２９となる。光Ｌ（ｆ４，
Ｖ）１２９は、第２高調波発生素子６６に入射して周波
数ｆ４ａ（＝２・ｆ４）の光Ｌ（ｆ４ａ，Ｖ）１３０と
なる。このとき第２高調波発生素子６６で変換されなか
った周波数ｆ４の光１２８は周波数フィルタ６７によっ
て除去される。周波数ｆ３の光Ｌ（ｆ３，Ｖ）１２７と
周波数ｆ４ａの光Ｌ（ｆ４ａ，Ｖ）１３０は、周波数結
合素子６４で同軸に結合され、ＰＢＳ５７に入射され
る。

【００６９】ここで、周波数ｆ１の光Ｌ（ｆ１，Ｈ）１
２２は紙面に平行な偏光方位を持ち、周波数ｆ３の光Ｌ
（ｆ３，Ｖ）１２７は紙面と垂直な偏光方位を持つ。周
波数ｆ２ａの光Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）１２５の光は、波長板
６１により紙面に平行な偏光方位に、周波数ｆ４ａの光
Ｌ（ｆ４ａ，Ｖ）１３０は波長板６８により紙面と垂直
な偏光方位に調節される。このようにして、異なる４つ
の周波数ｆ１とｆ２ａとｆ３とｆ４ａを有する４つの
光、それぞれＬ（ｆ１，Ｈ）１２２とＬ（ｆ２ａ，Ｈ）
１２５とＬ（ｆ３，Ｖ）１２７とＬ（ｆ４ａ，Ｖ）１３
０が、ＰＢＳ５７によって同軸に結合されて、光波変調
装置１０２から射出される。

【００７０】ここで、例えば、光源５１から射出される
光の波長λは５３２ｎｍであり、第２高調波変換素子５
９あるいは第２高調波変換素子６６により変換された光
の波長λ２ａ、λ４ａは約２６６ｎｍである。

【００７１】図４を参照して、本発明の第４の実施の形
態である光波干渉測定装置５０２を説明する。第４の実
施の形態は図２で説明した第２の実施の形態の変形例と
も言えるものである。図２の場合と異なるのは、移動鏡
の変位量を測定するための光源１０（図２）を省略し、
屈折率変動量を測定する光源部である光波変調装置１０
２のみを用いて、移動鏡の変位量の測定と屈折率変動量
の測定を行う点である。

【００７２】即ち、図２の光源１０を図３で説明した光
波変調装置１０２に置き換え、図２のＢＳ１１及びＢＳ
２１をＢＳ６９及びＢＳ８０に置き換える。図２の光波
変調装置１０１と周波数結合素子１２は取り除いた形と
する。ＢＳ６９及びＢＳ８０は、周波数ｆ２ａとｆ４ａ
の光の一部を反射し、周波数ｆ２ａとｆ４ａの光の残部
と周波数ｆ１とｆ３の光は透過するという特性を有して
いる。また、図２のフレネルロム１８と２０の代わり水
晶の１／４波長板７４を使用し、図２のフレネルロム１
４と１７の代わり水晶の１／４波長板７１を使用してい
る。また、移動鏡１５を含む測定光路をＭＰ２と呼び、
固定鏡１９を含む参照光路１９をＲＰ２と呼ぶ。

【００７３】その他の構成は実質的に図２の場合と同様
であるので、対応する構成要素には同じ符号をふり、そ
れらの構成の重複する説明は省略する。

【００７４】図４を参照して、第４の実施の形態である
光波干渉測定装置５０２の作用を説明する。図３で説明
した光波変調装置１０２から射出された周波数ｆ１とｆ
２ａとｆ３とｆ４ａの光それぞれＬ（ｆ１，Ｈ）、Ｌ
（ｆ２ａ，Ｈ）、Ｌ（ｆ３，Ｖ）、Ｌ（ｆ４ａ，Ｖ）
は、ＰＢＳ１３に向かう。

【００７５】このときこれらの光はＰＢＳ１３の手前で
ＢＳ６９により２つの光に分割される。即ち、光Ｌ（ｆ
２ａ，Ｈ）とＬ（ｆ４ａ，Ｖ）は、ＢＳ６９でその一部
が反射され、光Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）とＬ（ｆ４ａ，Ｖ）の
残部と、光Ｌ（ｆ１，Ｈ）、Ｌ（ｆ３，Ｖ）はＢＳ６９
を透過して、２つの光路に分離される。ここで反射され
た光Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）とＬ（ｆ４ａ，Ｖ）は、偏光板２
４を透過して干渉し、光電変換素子２５でその干渉光が
受光され、参照ビート信号として位相計２６に入力され
る。

【００７６】ＰＢＳ１３に入射された光Ｌ（ｆ３，
Ｖ）、Ｌ（ｆ４ａ，Ｖ）は、参照光路ＲＰ２を通る参照
光となり、光Ｌ（ｆ１，Ｈ）、Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）は測定
光路ＭＰ２を通る測定光となる。この後の光路における
要素の作用は、図２の第２の実施の形態の場合と同様な
ので省略する。１／４波長板７４は、フレネルロム１８
と２０の代わりに、それらと同様に作用し、１／４波長
板７１は、フレネルロム１４と１７の代わりに、それら
と同様に作用する。

【００７７】ＰＢＳ１３から射出された周波数ｆ１とｆ
２ａとｆ３とｆ４ａの光それぞれＬ（ｆ１，Ｈ）、Ｌ
（ｆ２ａ，Ｈ）、Ｌ（ｆ３，Ｖ）、Ｌ（ｆ４ａ，Ｖ）の
うち、光Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）、Ｌ（ｆ４ａ，Ｖ）の一部は
ＢＳ８０を透過する。その後、偏光板２２を透過して干
渉し、光電変換素子２３でその干渉光が受光され、測定
ビート信号として位相計２６に入力される。位相計２６
では測定ビート信号と参照ビート信号から移動鏡１５の
変位量を求め、演算器３３に出力する。このとき、移動
鏡１５の変位量をヘテロダイン干渉法により求める。例
えばヘテロダイン周波数を１０ＭＨｚとするならば、Ａ
ＯＭ５８の変調周波数ｆ２は８５ＭＨｚとし、ＡＯＭ６
５の変調周波数ｆ４は８０ＭＨｚとすれば良い。

【００７８】また、光Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）、Ｌ（ｆ４ａ，
Ｖ）の残部と光Ｌ（ｆ１，Ｈ）、Ｌ（ｆ３，Ｖ）はＢＳ
８０で反射される。測定光路ＭＰ２を通った光Ｌ（ｆ
１，Ｈ）と光Ｌ（ｆ２ａ，Ｈ）はＰＢＳ２７を透過し、
そのうち周波数の小さな周波数ｆ１の光は第２高調波発
生素子２８により周波数ｆ１ａ（＝２・ｆ１）の光とな
り、周波数ｆ２ａの光と干渉し、その干渉光が光電変換
素子２９により受光され、測定信号として位相計３２に
入力される。

【００７９】同様に、参照光路ＲＰ２を通った光Ｌ（ｆ
３，Ｖ）と光Ｌ（ｆ４ａ，Ｖ）はＰＢＳ２７で反射さ
れ、そのうち周波数の小さな周波数ｆ３の光は第２高調
波発生素子３０により周波数ｆ３ａ（＝２・ｆ３）の光
となり、周波数ｆ４ａの光と干渉し、その干渉光が光電
変換素子３１により受光され、参照信号ＲＰ２として位
相計３２に入力される。位相計３２では参照信号と測定
信号から参照光路ＲＰ２および測定光路ＭＰ２で生じた
空気や他の気体の屈折率変動を求め、演算器３３に出力
する。このとき、空気や他の気体の屈折率変動量をヘテ
ロダイン干渉法により求める。例えばヘテロダイン周波
数を１００ｋＨｚとするならば、ＡＯＭ５５の変調周波
数ｆ１は８５．０５ＭＨｚとし、ＡＯＭ６３の変調周波
数ｆ３は８０．０５ＭＨｚとすれば良い。

【００８０】演算器３３では位相計２６からの移動鏡の
変位量と位相計３２からの屈折率変動量の情報を演算す
ることにより移動鏡１５の真の変位量ΔＤを求める。

【００８１】第４の実施の形態では、周波数ｆ２ａとｆ
４ａの光で移動鏡の変位を測長しているが、周波数ｆ１
とｆ３の光で測長を行ってもよい。

【００８２】以上が本発明の光波変調装置の実施の形態
と、その光波変調装置をヘテロダイン式干渉測長機に適
用した場合の実施の形態である。また、本発明は、測長
機以外の様々な光波干渉測定装置にも適用することがで
きる。

【００８３】さらに図６を参照して、本発明の第５の実
施の形態である露光装置を説明する。本実施の形態の露
光装置８００は、以上の実施の形態で説明した光波干渉
測定装置である干渉測長機５０１と、レチクルＲのパタ
ーンを投影する基板Ｗを載置する基板ステージ２５０と
を備え、基板ステージ２５０に移動鏡１５が取り付けら
れている。

【００８４】さらに詳細に説明すれば、図６に示される
ように投影光学系ＰＬと、パターンの形成されたレチク
ルＲを保持するレチクルステージ８０２と、表面に前記
パターンを投影すべき基板Ｗを保持する基板ステージ２
５０とを備える。レチクルＲのパターン面と基板Ｗの表
面とは、投影光学系ＰＬに関して共役になっている。レ
チクルＲは照明光学系８０１によって均一に照明され
る。

【００８５】基板ステージ２５０には、干渉測長機５０
１が設置されている。即ち、基板ステージ２５０に、干
渉測長機５０１の移動鏡１５が取り付けられており、固
定鏡１９が投影光学系ＰＬに対して相対的に固定されて
設けられている。

【００８６】基板ステージ２５０には、それを駆動する
駆動装置８０４が取り付けれられており、駆動装置８０
４の駆動を制御する制御装置８０６が駆動装置８０４と
電気的に接続されている。

【００８７】干渉測長機５０１からの測長信号は、制御
装置８０６に送られ、制御装置８０６からの制御信号は
駆動装置８０４に送られ、基板ステージ２５０の位置を
制御する。

【００８８】図６には、干渉測長機５０１と駆動装置８
０４は、基板ステージ２５０の一方向の測定と駆動をす
る一対のみが示されているが、典型的には、基板ステー
ジ２５０をこれと直角な方向に駆動するもう一対の干渉
測長機と駆動装置が備えられている。

【００８９】同様に、レチクルステージ８０２には、干
渉測長機５０１と同一構造の干渉測長機５０１’が設置
されている。即ち、レチクルステージ８０２に、干渉測
長機５０１’の移動鏡１５’が取り付けられており、固
定鏡１９’が照明光学系８０１あるいは投影光学系ＰＬ
に対して相対的に固定されて設けられている。

【００９０】レチクルステージ８０２には、それを駆動
する駆動装置８０５が取り付けれられており、駆動装置
８０５は制御装置８０６と電気的に接続されている。制
御装置８０６は、レチクルステージ８０２の位置の制御
も行う。干渉測長機５０１’からの測長信号は、制御装
置８０６に送られ、制御装置８０６からの制御信号は駆
動装置８０５に送られ、レチクルステージ８０２の位置
を制御する。

【００９１】図６には、干渉測長機５０１を用いる場合
を示したが、干渉測長機５０２を用いてもよいことは言
うまでもない。

【００９２】以上説明したように、本発明の実施の形態
である光波変調装置によれば、光源から射出した例えば
波長５３２ｎｍの光をＡＯＭに入射後に第２高調波変換
素子で波長がほぼ２６６ｎｍの第２高調波に変換するの
で、第２高調波は紫外光であるが、安定した周波数変調
が可能となる。したがって、安定した変調を有した第２
高調波変換による紫外光を用いた多波長光源部ないしは
光波変調装置の提供が可能となる。

【００９３】紫外域の光を含む波長３６０ｎｍ以下の波
長領域のＡＯＭは、媒質としては石英硝子に限定されて
しまうため、高価でありかつ安定な供給が困難である。
反面、波長が３６０ｎｍよりも長い波長領域のＡＯＭ
は、媒質として様々な硝材、及び結晶が選択可能とな
り、安定供給に結びつく。また、個々のヘテロダイン干
渉法を用いた光波干渉測定装置の仕様に合わせて、媒質
として最適な硝材及び結晶が選択できるという利点があ
る。

【００９４】また、本発明の実施の形態による光波変調
装置をヘテロダイン式干渉測長機等に適用することで、
安定した変調を有した第２高調波変換による紫外光を用
いた光波干渉測定装置でヘテロダイン干渉計測が可能と
なる。また、そのような光波干渉測定装置を備えた露光
装置では、高精度にステージ（基板ステージあるいはレ
チクルステージ）の位置を計測できるので、レチクルＲ
上の微細なパターンをウエハのような基板Ｗ上に投影し
て集積度の高い素子を製造することができる。

【００９５】

【発明の効果】以上のように本発明による光波変調装置
では、周波数変調素子の射出側の光路中に設けられた、
変調された光を高調波に変換する周波数変換素子と、周
波数変調素子で変調された複数の光束をほぼ同一の光路
に結合する結合手段とを備えるので、周波数変調された
例えば紫外光等の短い波長を含む複数の異なる波長から
なる光束を発生させるのに適する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である光波変調装置
の構成を示す線図である。

【図２】図１の変調光発生装置を用いた、本発明の第２
の実施の形態である光波干渉測定装置の構成を示す線図
である。

【図３】本発明の第３の実施の形態である光波変調装置
の構成を示す線図である。

【図４】図３の光波変調装置を用いた、本発明の第４の
実施の形態である光波干渉測定装置の構成を示す線図で
ある。

【図５】従来の光波変調装置の構成を示す線図である。

【図６】本発明の第５の実施の形態である露光装置の構
成を示す線図である。

【符号の説明】

１、１０、５１ 光源 ２、１１、２１、５４、６２、６９、８０ ビームスプ
リッタ ３、６、５５、５８、６３、６５ 音響光学素子 ４、９、５２、６１、６８ １／２波長板 ５、１２、５６、６４ 周波数結合素子 ７、２８、３０、５９、６６ 第２高調波発生素子 ８、６０、６７ 周波数フィルタ １３、２７、５３、５７ 偏光ビームスプリッタ １４、１７、１８、２０ フレネルロム １５ 移動鏡 １６ コーナーキューブ １９ 固定鏡 ２１ 周波数分離素子 ２２、２４ 偏光板 ２３、２５、２９、３１ 光電変換素子 ２６、３２ 位相計 ３３ 演算器 ７１、７４ １／４波長板 １０１、１０２ 光波変調装置 ５０１、５０２ 光波干渉測定装置 ８００ 露光装置

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を射出する光源と；前記光源から射出
   される光を分離して複数の光束を発生させる光分離手段
   と；前記複数の光束の周波数をそれぞれ変調する周波数
   変調素子と；前記周波数変調素子の射出側の光路中に設
   けられた、変調された光を高調波に変換する周波数変換
   素子と；前記周波数変調素子でそれぞれ変調された複数
   の光束をほぼ同一の光路に結合する結合手段とを備える
   ことを特徴とする；光波変調装置。
2. 【請求項２】 前記周波数変調素子が、音響光学素子で
   あることを特徴とする請求項１に記載の光波変調装置。
3. 【請求項３】 光を射出する光源と；前記光源から射出
   された光を第１光束と第２光束と第３光束と第４光束と
   に分離する光分離手段と；前記第１光束の周波数を変調
   する第１周波数変調素子と；前記第２光束の周波数を変
   調する第２周波数変調素子と；前記第２周波数変調素子
   の射出側の光路中に設けられた、変調された光を高調波
   に変換する第１周波数変換素子と；前記第３光束の周波
   数を変調する第３周波数変調素子と；前記第４光束の周
   波数を変調する第４周波数変調素子と；前記第４周波数
   変調素子の射出側の光路中に設けられた、変調された光
   を高調波に変換する第２周波数変換素子と；前記各周波
   数変調素子で変調された光束をほぼ同一の光路に結合す
   る結合手段とを備えることを特徴とする；光波変調装
   置。
4. 【請求項４】 前記各周波数変調素子が、音響光学素子
   であることを特徴とする請求項３に記載の光波変調装
   置。
5. 【請求項５】 第１周波数変換素子と第２周波数変換素
   子とは、それぞれ実質的に同一物質で構成されているこ
   とを特徴とする、請求項３または請求項４に記載の光波
   変調装置。
6. 【請求項６】 請求項３乃至請求項５のいずれかに記載
   の光波変調装置と；前記光波変調装置から射出された光
   束の光路上に設けられ、該光路を測定光路と参照光路と
   に分離するビームスプリッタと；前記参照光路上に設け
   られた固定鏡と；前記測定光路上に設けられ、前記固定
   鏡に対して相対的に移動する移動鏡と；前記測定光路を
   通過した第２光束と、前記参照光路を通過した前記第４
   光束とを干渉させて受光する第１の受光部と；少なくと
   も前記測定光路を通過した第１光束と第２光束のうち一
   方を他方とほぼ同一周波数に周波数変換する第３周波数
   変換素子と；前記第３周波数変換素子で変換された前記
   測定光路を通過した第１光束と、前記測定光路を通過し
   た第２光束とを干渉させて受光する第２の受光部と；少
   なくとも前記参照光路を通過した第３光束と第４光束の
   うち一方を他方とほぼ同一周波数に周波数変換する第４
   周波数変換部と；前記第４周波数変換部で変換された前
   記参照光路を通過した第３光束と、前記参照光路を通過
   した第４光束とを干渉させて受光する第３の受光部とを
   備え；前記第１の受光部からの測定信号と、前記第２及
   び第３の受光部から得られる測定信号とを用いて、前記
   移動鏡の変位を検出するように構成されたことを特徴と
   する光波干渉測定装置。
7. 【請求項７】 第１周波数変換素子、第２周波数変換素
   子、第３周波数変換素子及び第４周波数変換素子は、そ
   れぞれ実質的に同一物質で構成されていることを特徴と
   する、請求項６に記載の光波干渉測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１または請求項２に記載の光波変
   調装置と；前記光波変調装置から射出され、屈折率変動
   を検出する光路を通過した複数の周波数の異なる光束
   で、少なくとも前記異なる光束のうちの一つを他方の光
   束とほぼ同一周波数に変換する周波数変換素子と；前記
   周波数変換素子で変換された光束と前記他方の光束とを
   干渉させて受光する受光素子と；前記光路の屈折率変動
   を算出する演算手段とを備えたことを特徴とする；光波
   干渉測定装置。
9. 【請求項９】 請求項１または請求項２に記載の光波変
   調装置と；測長用光束を供給する測長光束供給装置と；
   前記測長用光束供給装置により供給される測長用光束
   と、前記測長用光束と前記光波変調装置内の結合手段に
   より同一の光路に結合された光束とが共通の光路上にあ
   るように、前記光波変調装置と前記測長用光束供給装置
   とは配置され、前記共通の光路を測定光路と参照光路に
   分離するビームスプリッタと；前記参照光路上に設けら
   れた固定鏡と；前記測定光路上に設けられ、前記固定鏡
   に対して相対的に移動する移動鏡と；前記参照光路及び
   前記測定光路を通った前記測長用光束を干渉させて受光
   する第１の受光部と；前記結合手段により同一の光路に
   結合された、少なくとも前記測定光路を通った前記複数
   の光束を干渉させて受光する第２の受光部と；前記第１
   の受光部からの測長信号から得られる、前記移動鏡の変
   位に関する情報を、前記第２の受光部からの測定信号か
   ら得られる、少なくとも前記測定光路で生じた屈折率変
   動に関する情報を用いて補正する処理手段とを備えるこ
   とを特徴とする；光波干渉測定装置。
10. 【請求項１０】 請求項６乃至請求項９のいずれかに記
    載の光波干渉測定装置と；パターンを投影する基板を載
    置する基板ステージとを備え；前記基板ステージに前記
    移動鏡が取り付けられたことを特徴とする；露光装置。