JPH11230712A - Optical wave modulator, optical wave interference measuring equipment and aligner - Google Patents
Optical wave modulator, optical wave interference measuring equipment and alignerInfo
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- JPH11230712A JPH11230712A JP10044520A JP4452098A JPH11230712A JP H11230712 A JPH11230712 A JP H11230712A JP 10044520 A JP10044520 A JP 10044520A JP 4452098 A JP4452098 A JP 4452098A JP H11230712 A JPH11230712 A JP H11230712A
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- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光波変調装置と光
波変調装置を備える光波干渉測定装置及び露光装置に関
し、特に、偏光度の高い直線偏光の光を発生する光波変
調装置と、そのような光波変調装置を備える光波干渉測
定装置及びそのような光波干渉測定装置を備える露光装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light wave modulation device and a light wave interference measuring device and an exposure device provided with the light wave modulation device. The present invention relates to a light wave interference measurement device provided with a light wave modulation device and an exposure device provided with such a light wave interference measurement device.
【0002】[0002]
【従来の技術】光波変調装置としては、従来から図7に
示されるような構成が知られている。図7において、光
波変調装置400は、2種類の光、即ち周波数f1で図
7の紙面に平行な偏光L(f1,H)(以下光の種類を
区別するため「周波数f1の光」のように表示する他、
括弧内に周波数と図の紙面に平行な偏光をH、垂直な偏
光をVとして表示する)の光と周波数f2で紙面に平行
な偏光L(f2,H)の光を発する光源300を備えて
いる。ここで、周波数f2は周波数f1の第2高調波で
ある(f2=2・f1)。2. Description of the Related Art As a light wave modulation device, a structure as shown in FIG. 7 has been conventionally known. 7, the light wave modulator 400 has two types of light, that is, polarized light L (f1, H) parallel to the plane of FIG. 7 at a frequency f1 (hereinafter referred to as “light at a frequency f1” to distinguish the types of light). In addition to
A light source 300 that emits light of a polarization parallel to the paper surface at a frequency f2 and light of a polarization L (f2, H) parallel to the paper surface at a frequency f2 is provided in parentheses. I have. Here, the frequency f2 is the second harmonic of the frequency f1 (f2 = 2 · f1).
【0003】光L(f1,H)の光路中に周波数シフタ
190、光L(f2,H)の光路中に周波数シフタ19
1が配置され、周波数シフタ191の後にはミラーが設
けられ、光L(f2,H)の光路が光L(f1,H)の
光路と交差するように構成され、その交差位置には、選
択的に光L(f1,H)を透過し光L(f2,H)を反
射するダイクロイックミラー130が設けられている。A frequency shifter 190 is provided in the optical path of light L (f1, H), and a frequency shifter 19 is provided in the optical path of light L (f2, H).
1 is provided, and a mirror is provided after the frequency shifter 191 so that the optical path of the light L (f2, H) intersects with the optical path of the light L (f1, H). A dichroic mirror 130 is provided which transmits the light L (f1, H) and reflects the light L (f2, H).
【0004】周波数シフタ190と191としては、音
響光学素子(AOM)等が用いられ、それぞれを透過す
る光の周波数を僅かにシフトし、それぞれ周波数f10
(=f1+Δf1)の光L(f10,H)と周波数f2
0(=f2+Δf2)の光L(f20,H)とする。次
に、光L(f10,H)と光L(f20,H)はダイク
ロイックミラー130でほぼ同軸に結合され、光波変調
装置400から射出する。An acousto-optic device (AOM) or the like is used as the frequency shifters 190 and 191. The frequency shifters slightly shift the frequency of light passing therethrough, and
(= F1 + Δf1) light L (f10, H) and frequency f2
It is assumed that light L (f20, H) of 0 (= f2 + Δf2). Next, the light L (f10, H) and the light L (f20, H) are substantially coaxially coupled by the dichroic mirror 130 and exit from the light wave modulator 400.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような従来の光波変調装置によれば、光源の消光比やA
OMの歪みなどにより、周波数シフトされた光は楕円偏
光となる。図7に示される光波変調装置は、例えばヘテ
ロダイン干渉法を利用した屈折率変動の補正系の光源と
して用いられるが、供給する光が楕円偏光であると、必
要とされる1方向の直線偏光に対して垂直な偏光方位成
分の光が非線形誤差の原因となり測定精度に影響を及ぼ
す。即ち、ヘテロダイン干渉計で変位を計測しようとす
るステージ等に取り付けられた、移動鏡変位測定の測定
精度に重大な影響を及ぼす。However, according to the above-mentioned conventional light wave modulator, the extinction ratio of the light source and the A
Light that has been frequency-shifted due to OM distortion or the like becomes elliptically polarized light. The light wave modulator shown in FIG. 7 is used, for example, as a light source of a correction system for refractive index fluctuation using heterodyne interferometry. Light having a polarization direction component perpendicular to the direction causes a non-linear error, which affects measurement accuracy. In other words, this has a significant effect on the measurement accuracy of the displacement measurement of the movable mirror attached to a stage or the like where the displacement is to be measured by the heterodyne interferometer.
【0006】そこで本発明は、偏光度の高い直線偏光の
光を発生する光波変調装置と、そのような光波変調装置
を備える光波干渉測定装置及び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する。Accordingly, the present invention provides a light wave modulation device that generates linearly polarized light having a high degree of polarization, a light wave interference measurement device provided with such a light wave modulation device, and an exposure device provided with such a light wave interference measurement device. The purpose is to do.
【0007】[0007]
【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、複数の光を供給する光供給装置300と;
記光供給装置300から供給される複数の光の周波数f
1、f2をそれぞれ変調する周波数変調素子190、1
91と;周波数変調素子190、191の射出側の光路
中に設けられた、透過する光を直線偏光にする偏光子2
00、201と;周波数変調素子190、191でそれ
ぞれ変調された複数の光をほぼ同一の光路に結合する結
合手段130とを備える。偏光子は、1つの偏光子とし
て結合手段130の後に設けてもよい。According to a first aspect of the present invention, there is provided a light wave modulation device for supplying a plurality of lights, as shown in FIG.
The frequency f of the plurality of lights supplied from the light supply device 300
Frequency modulating elements 190, 1
91; a polarizer 2 provided in an optical path on the emission side of the frequency modulation elements 190 and 191 and configured to linearly polarize transmitted light.
00, 201; and coupling means 130 for coupling a plurality of lights modulated by the frequency modulation elements 190, 191 to substantially the same optical path. The polarizer may be provided after the combining means 130 as one polarizer.
【0008】このように構成すると、偏光子200、2
01を備えるので、本光波変調装置から射出される光
は、偏光度の高い直線偏光の光となる。With this configuration, the polarizers 200, 2
01, the light emitted from the light wave modulator becomes linearly polarized light having a high degree of polarization.
【0009】この光波変調装置では、請求項2に記載の
ように、図3を参照して説明すれば、光供給装置が;光
を射出する光源351と;光源351から射出される光
を分離して前記複数の光を発生させる光分離手段141
とを備えるようにしてもよい。このように構成すると、
1の光源からコヒーレンシーの高い2つの光を得ること
ができる。In this light wave modulation device, as described in claim 2, with reference to FIG. 3, the light supply device separates the light source 351 for emitting light and the light emitted from the light source 351. Light separating means 141 for generating the plurality of lights
May be provided. With this configuration,
Two light beams with high coherency can be obtained from one light source.
【0010】以上の光波変調装置では、請求項3に記載
のように、周波数変調素子190、191を、音響光学
素子AOMとするのが好ましい。In the above-described light wave modulation device, it is preferable that the frequency modulation elements 190 and 191 are acousto-optic elements AOM.
【0011】さらに以上の光波変調装置では、請求項4
に記載のように、複数の光の周波数f1、f2が互いに
異なるのが好ましい。このように構成すると、この光波
変調装置を、例えばヘテロダイン干渉計の屈折率変動の
補正系の光源として用いることができる。[0011] In the above-mentioned light wave modulation device, a fourth aspect of the present invention is provided.
As described in the above, it is preferable that the frequencies f1 and f2 of the plurality of lights are different from each other. With this configuration, the light wave modulation device can be used as a light source of a correction system of a refractive index fluctuation of a heterodyne interferometer, for example.
【0012】前記目的を達成するために、請求項5に係
る発明による光波干渉測定装置は、図4に示すように、
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の光波変調装置
401または402と;前記ほぼ同一の光路上に設けら
れ、該光路を測定光路MP1と参照光路RP1とに分離
するビームスプリッタ120と;前記参照光路RP1上
に設けられた固定鏡170と;前記測定光路MP1上に
設けられ、固定鏡170に対して相対的に移動する移動
鏡160と;前記参照光路RP1及び前記測長光路を通
った前記複数の光を干渉させて受光する受光部602、
603とを備える。In order to achieve the above object, a light wave interference measuring apparatus according to a fifth aspect of the present invention, as shown in FIG.
The light wave modulator 401 or 402 according to any one of claims 1 to 3, a beam splitter 120 provided on the substantially same light path, and separating the light path into a measurement light path MP1 and a reference light path RP1; A fixed mirror 170 provided on the reference light path RP1; a moving mirror 160 provided on the measurement light path MP1 and moving relatively to the fixed mirror 170; passing through the reference light path RP1 and the length measurement light path A light receiving unit 602 for receiving the plurality of lights by interfering with each other;
603.
【0013】前記目的を達成するために、請求項6に係
る発明による光波干渉測定装置は、請求項4に記載の光
波変調装置401または402と;測長用光を供給する
測長光供給装置360と;測長用光供給装置360によ
り供給される測長用光と、前記測長用光と前記光波変調
装置401、402内の結合手段130により同一の光
路に結合された光とが共通の光路上にあるように、光波
変調装置401、402と測長用光供給装置360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120と;前記参照
光路RP1上に設けられた固定鏡170と;前記測定光
路MP1上に設けられ、固定鏡170に対して相対的に
移動する移動鏡160と;前記参照光路RP1及び前記
測定光路MP1を通った前記測長用光を干渉させて受光
する第1の受光部601と;前記結合手段130により
同一の光路に結合された、前記測定光路MP1を通った
前記複数の光を干渉させて受光する第2の受光部60
2、603とを備え;第1の受光部601からの測長信
号の気体の屈折率変動に基づく誤差成分を第2の受光部
602、603からの測定信号を用いて補正するように
構成されている。ここで気体とは、典型的には測定光路
MP1と参照光路RP1を満たしている空気である。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a light wave interference measuring apparatus comprising: a light wave modulating device 401 or 402 according to the fourth aspect; and a length measuring light supplying device for supplying length measuring light. 360; the length measuring light supplied by the length measuring light supply device 360, and the length measuring light and the light coupled to the same optical path by the coupling means 130 in the light wave modulators 401 and 402 are common. The light wave modulators 401 and 402 and the length measuring light supply device 360 are arranged so as to be on the same optical path, and the beam splitter 120 separates the common optical path into a measurement optical path MP1 and a reference optical path RP1; A fixed mirror 170 provided on the RP1; a movable mirror 160 provided on the measurement optical path MP1 and relatively moved with respect to the fixed mirror 170; and a reference optical path RP1 and the measurement optical path MP1. A first light receiving unit 601 for interfering and receiving the measured light for measurement; and a light receiving unit for interfering with the plurality of lights passing through the measuring optical path MP1 coupled to the same optical path by the coupling unit 130. The second light receiving unit 60
2 and 603; an error component of the length measurement signal from the first light receiving unit 601 based on the change in the refractive index of the gas is corrected using the measurement signal from the second light receiving units 602 and 603. ing. Here, the gas is typically air that fills the measurement optical path MP1 and the reference optical path RP1.
【0014】このように構成すると、第2の受光部60
2、603を備えるので、その第2の受光部からの測定
信号を用いて第1の受光部601からの測長信号を補正
して、測定光路MP1中及び参照光路RP1中の気体の
屈折率変動による測定精度への影響を除去することがで
きる。With this configuration, the second light receiving section 60
2 and 603, the length measurement signal from the first light receiving unit 601 is corrected using the measurement signal from the second light receiving unit, and the refractive index of the gas in the measurement light path MP1 and the reference light path RP1. The influence on the measurement accuracy due to the fluctuation can be eliminated.
【0015】さらに請求項7に記載の光波干渉測定装置
は、請求項4に記載の光波変調装置401または402
と;光波変調装置401、402から射出され、気体の
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
なる光で、少なくとも前記異なる光のうちの一つf10
を他方の光とほぼ同一周波数f10’に変換する周波数
変換部材230、231と;周波数変換部材230、2
31で変換された光f10’と前記他方の光f20とを
干渉させて受光する第2の受光部602、603と;前
記参照光路RP1及び測定光路MP1の気体の屈折率変
動を算出する演算手段700とを備える。The light wave interference measuring device according to claim 7 is the light wave modulation device 401 or 402 according to claim 4.
Light emitted from the light wave modulators 401 and 402 and having different frequencies and having passed through an optical path for detecting a change in the refractive index of a gas, and at least one of the different lights f10
Frequency conversion members 230 and 231 for converting the light into the same frequency f10 ′ as the other light;
Second light receiving units 602 and 603 for receiving the light f10 'converted by the light 31 and the other light f20 by interfering with each other; calculating means for calculating a change in the refractive index of gas in the reference light path RP1 and the measurement light path MP1. 700.
【0016】前記目的を達成するために、請求項8に係
る発明による光波変調装置は、図5に示すように、第1
の周波数f1を有する第1光L(f1,H)と第2の周
波数f2を有する第2光L(f2,H)とを供給する光
線供給装置300と;前記第1光L(f1,H)を第3
光L(f1,H)乃至はL(f10,H)と第4光L
(f1,V)乃至はL(f11,V)とに分離する第1
の光分離手段122と;前記第3光の周波数を変調する
第1周波数変調素子192と;前記第4光の周波数を変
調する第2周波数変調素子193と;前記第1と第2周
波数変調素子192、193の射出側の光路中にそれぞ
れ設けられた、透過する光を直線偏光の光にする偏光子
202、203と;前記第2光L(f2,H)を第5光
L(f2,H)乃至はL(f20,H)と第6光L(f
2,V)乃至はL(f21,V)とに分離する第2の光
分離手段124と;前記第5光の周波数を変調する第3
周波数変調素子194と;前記第6光の周波数を変調す
る第4周波数変調素子195と;前記第3と第4周波数
変調素子194、195の射出側の光路中にそれぞれ設
けられた、透過する光を直線偏光の光にする偏光子20
4、205と;第1の周波数変調素子192で変調され
た光と第2の周波数変調素子193で変調された光とを
ほぼ同一の光路に結合する第1の結合手段123と;第
3の周波数変調素子194で変調された光と第4の周波
数変調素子195で変調された光とをほぼ同一の光路に
結合する第2の結合手段125と;第1の結合手段12
3で結合された光と第2の結合手段125で結合された
光とをほぼ同一の光路に結合する第3の結合手段132
とを備える。In order to achieve the above object, a light wave modulation device according to the invention according to claim 8 comprises a first light wave modulation device as shown in FIG.
A light supply device 300 for supplying a first light L (f1, H) having a frequency f1 and a second light L (f2, H) having a second frequency f2; and the first light L (f1, H). ) To the third
The light L (f1, H) to L (f10, H) and the fourth light L
(F1, V) to L (f11, V)
A first frequency modulating element 192 for modulating the frequency of the third light; a second frequency modulating element 193 for modulating the frequency of the fourth light; the first and second frequency modulating elements Polarizers 202 and 203 provided in the light paths on the emission side of 192 and 193, respectively, to convert transmitted light into linearly polarized light; and to convert the second light L (f2, H) into a fifth light L (f2, H). H) to L (f20, H) and the sixth light L (f
(2, V) to L (f21, V); second light separating means 124; and third light modulating means for modulating the frequency of the fifth light.
A frequency modulating element 194; a fourth frequency modulating element 195 for modulating the frequency of the sixth light; and transmitted light provided in the light paths on the emission side of the third and fourth frequency modulating elements 194 and 195, respectively. Polarizer 20 that converts light into linearly polarized light
4, 205; first coupling means 123 for coupling the light modulated by the first frequency modulation element 192 and the light modulated by the second frequency modulation element 193 into substantially the same optical path; A second coupling means 125 for coupling the light modulated by the frequency modulation element 194 and the light modulated by the fourth frequency modulation element 195 into substantially the same optical path; and the first coupling means 12
Third coupling means 132 for coupling the light coupled by the third and the light coupled by the second coupling means 125 into substantially the same optical path.
And
【0017】このように構成すると、同軸上に4種類の
光L(f20,H)、L(f21,V)、L(f10,
H)、L(f11,V)が得られる。With this configuration, four types of light L (f20, H), L (f21, V) and L (f10,
H) and L (f11, V) are obtained.
【0018】請求項9に係る発明による光波干渉測定装
置502は、図6に示すように、請求項8に記載の光波
変調装置403と;光波変調装置403から射出された
光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126と;前
記参照光路RP2上に設けられた固定鏡171と;前記
測定光路MP2上に設けられ、固定鏡171に対して相
対的に移動する移動鏡161と;前記測定光路MP2を
通過した第5光L(f20,H)と、参照光路RP2を
通過した前記第6光L(f21,V)とを干渉させて受
光する第1の受光部605と;少なくとも前記測定光路
MP2を通過した第3光L(f10,H)または前記測
定光路MP2を通過した第5光L(f20,H)うち一
方の光を他方の光とほぼ同一周波数に周波数変換して干
渉させる第1の周波数変換部231と;前記第1の周波
数変換部で干渉した光を受光する第2の受光部603
と;少なくとも参照光路RP2を通過した第4光L(f
11,V)または参照光路RP2を通過した第6光L
(f21,V)のうち一方の光を他方の光とほぼ同一周
波数に周波数変換して干渉させる第2の周波数変換部2
30と;前記第2の周波数変換部で干渉した光を受光す
る第3の受光部602とを備え;第1の受光部605か
らの測定信号と、第2及び第3の受光部603、602
から得られる測定信号とを用いて、測定光路MP2と参
照光路RP2の気体の屈折率変動を補正して移動鏡16
1の変位を検出するように構成されている。A light wave interference measuring device 502 according to a ninth aspect of the present invention is provided, as shown in FIG. 6, with the light wave modulating device 403 according to the eighth aspect and on the optical path of light emitted from the light wave modulating device 403. A beam splitter 126 for separating the optical path into a measurement optical path MP2 and a reference optical path RP2; a fixed mirror 171 provided on the reference optical path RP2; and a fixed mirror 171 provided on the measurement optical path MP2. A movable mirror 161 that moves relatively; the fifth light L (f20, H) passing through the measurement optical path MP2 and the sixth light L (f21, V) passing through the reference optical path RP2 interfere with light reception A first light receiving unit 605 that performs at least one of the third light L (f10, H) passing through the measurement optical path MP2 or the fifth light L (f20, H) passing through the measurement optical path MP2. light The second light receiving portion 603 for receiving the light interference at the first frequency converter; substantially the same frequency as the first frequency conversion unit 231 to interfere with the frequency conversion
And at least the fourth light L (f passing through the reference light path RP2
11, V) or the sixth light L passing through the reference light path RP2
(F21, V) A second frequency conversion unit 2 that frequency-converts one light to substantially the same frequency as the other light and causes interference.
30; a third light receiving unit 602 for receiving light that has interfered with the second frequency conversion unit; a measurement signal from the first light receiving unit 605; and second and third light receiving units 603 and 602.
Is used to correct the fluctuation of the refractive index of the gas in the measurement optical path MP2 and the reference optical path RP2 using the measurement signal obtained from
1 is detected.
【0019】請求項10に係る発明による露光装置80
0は、図8に示されるように、請求項5乃至請求項7及
び請求項9のいずれかに記載の光波干渉測定装置501
と;パターンを露光する基板を載置する基板ステージ2
50とを備え;基板ステージ250に移動鏡160が取
り付けられている。An exposure apparatus 80 according to a tenth aspect of the present invention.
0 is a light wave interference measurement device 501 according to any one of claims 5 to 7 and 9, as shown in FIG.
A substrate stage 2 on which a substrate for exposing a pattern is placed
The movable mirror 160 is attached to the substrate stage 250.
【0020】[0020]
【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。図1〜図3は、本発明による光波
変調装置の実施の形態の構成を示す線図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. 1 to 3 are diagrams showing a configuration of an embodiment of a light wave modulation device according to the present invention.
【0021】図1には、本発明による光波変調装置の第
1の実施の形態の構成を示す。図1に示される光波変調
装置401は、2種類の光、即ち周波数f1で図1の紙
面に平行な偏光方位の光L(f1,H)と周波数f2で
紙面に平行な偏光方位の光L(f2,H)を発する光源
300を備えている。ここで、周波数f2は周波数f1
の第2高調波であり、f2=2・f1の関係がある。FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of the light wave modulator according to the present invention. The light wave modulation device 401 shown in FIG. 1 includes two types of light: light L (f1, H) having a polarization direction parallel to the plane of FIG. 1 at a frequency f1 and light L having a polarization direction parallel to the plane at a frequency f2. The light source 300 emitting (f2, H) is provided. Here, the frequency f2 is the frequency f1
And the relation of f2 = 2 · f1 is satisfied.
【0022】光L(f1,H)の光路中に周波数シフタ
190が、そして光L(f2,H)の光路中に周波数シ
フタ191が配置され、周波数シフタ191の後にはミ
ラーが設けられ、後述の光L(f20,H)の光路が後
述の光L(f10,H)の光路と交差するように構成さ
れ、その交差位置には、選択的に光L(f1,H)から
の光を透過し光L(f2,H)からの光を反射するダイ
クロイックミラー(以下適宜「DM」という)130が
設けられている。A frequency shifter 190 is arranged in the optical path of the light L (f1, H), and a frequency shifter 191 is arranged in the optical path of the light L (f2, H). A mirror is provided after the frequency shifter 191 and will be described later. The optical path of the light L (f20, H) is intersected with the optical path of the light L (f10, H) described later, and the light from the light L (f1, H) is selectively placed at the intersection. A dichroic mirror (hereinafter, appropriately referred to as “DM”) 130 that transmits and reflects light from the light L (f2, H) is provided.
【0023】周波数シフタ190と191としては、音
響光学素子(AOM)等が用いられ、それぞれを透過す
る光の周波数を僅かにシフトし、それぞれ周波数f10
(=f1+Δf1)の光L(f10,H)と周波数f2
0(=f2+Δf2)の光L(f20,H)とする。An acousto-optic device (AOM) or the like is used as the frequency shifters 190 and 191. The frequency shifters slightly shift the frequency of light passing therethrough, and
(= F1 + Δf1) light L (f10, H) and frequency f2
It is assumed that light L (f20, H) of 0 (= f2 + Δf2).
【0024】さらに、光L(f10,H)の光路中の周
波数シフタ190とDM130との間には消光比の良い
偏光子200が配置され、光L(f20,H)の光路中
の周波数シフタ191とDM130との間、図1におい
ては周波数シフタ191とミラーとの間には消光比の良
い偏光子201が配置されている。Further, a polarizer 200 having a good extinction ratio is disposed between the frequency shifter 190 and the DM 130 in the optical path of the light L (f10, H), and the frequency shifter in the optical path of the light L (f20, H) is provided. A polarizer 201 having a good extinction ratio is disposed between the mirror 191 and the DM 130, and between the frequency shifter 191 and the mirror in FIG.
【0025】以上のように構成された第1の実施の形態
である光波変調装置の作用を説明する。光源300から
射出された周波数f1、周波数f2の紙面に平行な偏光
方位の光、即ち光L(f1,H)と光L(f2,H)
は、それぞれAOM190、191に入射する。それぞ
れの光はAOM190、191で僅かに周波数シフトさ
れ、周波数f10(=f1+Δf1)の光L(f10,
H)と周波数f20(=f2+Δf2)の光L(f2
0,H)となる。The operation of the light wave modulator according to the first embodiment configured as described above will be described. Light having a frequency f1 and a frequency f2 emitted from the light source 300 and having a polarization direction parallel to the sheet of paper, ie, light L (f1, H) and light L (f2, H).
Enter the AOMs 190 and 191 respectively. The respective lights are slightly frequency-shifted by the AOMs 190 and 191, and the light L (f10, の) having the frequency f10 (= f1 + Δf1) is obtained.
H) and light L (f2) having a frequency f20 (= f2 + Δf2)
0, H).
【0026】このとき2つの光は、ほとんどが紙面に平
行な偏光方位の光であるが、光源300の消光比やAO
M190、191の歪みにより僅かに紙面に垂直な偏光
方位の成分を持つ楕円偏光の光となっている。それぞれ
楕円偏光となった光は、消光比の良い偏光子200、2
01に入射する。At this time, the two lights are mostly lights having a polarization direction parallel to the paper surface, but the extinction ratio of the light source 300 and the AO
Due to the distortion of M190 and 191, the light is elliptically polarized light having a component of the polarization direction slightly perpendicular to the paper surface. Each of the elliptically polarized lights is a polarizer 200, 2 having a good extinction ratio.
01 is incident.
【0027】偏光子200、201は紙面に平行な偏光
方位の光のみを透過するように設置されており、偏光子
200、201を透過した光は紙面に平行な偏光方位の
成分しか持たない直線偏光の光となる。The polarizers 200 and 201 are installed so as to transmit only light having a polarization direction parallel to the plane of the paper. Light transmitted through the polarizers 200 and 201 is a straight line having only a component of the polarization direction parallel to the plane of the paper. It becomes polarized light.
【0028】この偏光子200、201としては、グラ
ントムソンプリズムやグランテーラープリズム(カルサ
イト結晶を用いたPBS)など、消光比の良い素子を所
定の偏光方位のみを透過するように設置して使用するこ
とが出来る。As the polarizers 200 and 201, an element having a good extinction ratio such as a Glan-Thompson prism or a Glan-Taylor prism (PBS using a calcite crystal) is installed and used so as to transmit only a predetermined polarization direction. You can do it.
【0029】上記偏光子200、201をそれぞれ透過
した光L(f10,H)、光L(f20,H)は直線偏
光の光となっており、周波数結合素子であるDM130
でほぼ同軸にされ、光波変調装置401を射出する。こ
れにより、光波変調装置は偏光度の高い直線偏光の光を
供給できる。その結果、この装置を光波干渉測定装置に
用いると非線形誤差が低減される。The light L (f10, H) and the light L (f20, H) transmitted through the polarizers 200 and 201, respectively, are linearly polarized light, and are DM130 which is a frequency coupling element.
And the light wave modulator 401 is emitted. Thus, the light wave modulator can supply linearly polarized light having a high degree of polarization. As a result, non-linear errors are reduced when this device is used in a light wave interference measurement device.
【0030】ここで、2つの偏光子200、201をそ
れぞれ各光路に設ける代わりに、DM130で結合され
た後の光路に1つの偏光子(不図示)を設けてもよい。
これは後述の図2に示される実施の形態でも同様であ
る。Here, instead of providing the two polarizers 200 and 201 in each optical path, one polarizer (not shown) may be provided in the optical path after being combined by the DM 130.
This is the same in the embodiment shown in FIG. 2 described later.
【0031】図2を参照して、本発明の第2の実施の形
態である光波変調装置を説明する。図2に示される光波
変調装置402は、先述の光波変調装置401における
偏光子200、201の後ろの光路中に(それぞれ周波
数シフタ190、191とDM130との間に)、波長
板155、156が挿入されている。Referring to FIG. 2, a light wave modulation device according to a second embodiment of the present invention will be described. The light wave modulation device 402 shown in FIG. 2 includes wave plates 155 and 156 in the light path behind the polarizers 200 and 201 in the light wave modulation device 401 (between the frequency shifters 190 and 191 and the DM 130, respectively). Has been inserted.
【0032】光源部300は、周波数f1および周波数
f2の紙面に平行な偏光方位の光、即ち光L(f1,
H)および光L(f2,H)を射出する。このような光
源部300としては、周波数f1の光と周波数f2の光
を直接射出する光源を使用することができる。The light source unit 300 emits light having a polarization direction parallel to the plane of the paper at the frequency f1 and the frequency f2, that is, the light L (f1,
H) and light L (f2, H). As such a light source unit 300, a light source that directly emits light of frequency f1 and light of frequency f2 can be used.
【0033】また光源部300として、図3に示される
ような光源部350を使用してもよい。光源部350
は、周波数f1の光のみを射出する光源351を内蔵
し、光源351から射出された光の光路中に第2高調波
変換素子(以下「SHG変換素子」という)232、ダ
イクロイックミラーのような周波数分離素子141を備
え、周波数分離素子141で反射された方向にはミラー
を配置し、ミラーで折り曲げられた光路が周波数f1の
光の光路と平行になるように構成されたものでもよい。As the light source unit 300, a light source unit 350 as shown in FIG. 3 may be used. Light source section 350
Has a built-in light source 351 that emits only light having the frequency f1, and a second harmonic conversion element (hereinafter, referred to as “SHG conversion element”) 232 and a frequency such as a dichroic mirror in the optical path of the light emitted from the light source 351. A configuration may be adopted in which the separation element 141 is provided, a mirror is arranged in the direction reflected by the frequency separation element 141, and the optical path bent by the mirror is parallel to the optical path of the light of frequency f1.
【0034】図3の光源部350は、光源351からの
周波数f1の光をSHG変換素子232に入射し、その
光の一部が第二高調波である周波数f2(=2・f1)
の光に変換される。このSHG変換された周波数f2の
光と、SHG変換されなかった周波数f1の光は、周波
数f1の光を透過し、周波数f2の光を反射する周波数
分離素子141で分離され、周波数f1の光はそのまま
透過し、周波数f2の光は周波数分離素子141で反射
され、さらにミラーで反射され、お互いに平行に光源部
350を射出する。The light source unit 350 shown in FIG. 3 causes the light of the frequency f1 from the light source 351 to enter the SHG conversion element 232, and a part of the light is the frequency f2 (= 2 · f1) which is the second harmonic.
Is converted to light. The SHG-converted light having the frequency f2 and the SHG-unconverted light having the frequency f1 are separated by the frequency separating element 141 that transmits the light having the frequency f1 and reflects the light having the frequency f2. The light having the frequency f2 is transmitted as it is, reflected by the frequency separation element 141, further reflected by the mirror, and emitted from the light source unit 350 in parallel with each other.
【0035】図2に戻って光波変調装置の作用を説明す
る。光源部300を射出した周波数f1の光と周波数f
2の光は、それぞれ周波数シフタ190、191および
消光比の良い偏光子200、201を透過し、周波数f
10および周波数f20の紙面に平行な偏光方位の光、
即ち光L(f10,H)、光L(f20,H)となる。Returning to FIG. 2, the operation of the light wave modulator will be described. The light of frequency f1 emitted from the light source unit 300 and the frequency f
2 pass through the frequency shifters 190 and 191 and the polarizers 200 and 201 having a good extinction ratio, respectively, and
Light having a polarization direction parallel to the plane of paper at 10 and frequency f20,
That is, light L (f10, H) and light L (f20, H) are obtained.
【0036】この偏光子には、グラントムソンプリズム
やグランテーラープリズムなど消光比の良い素子を、光
が所定の偏光方位のみを透過するように設置して使用す
ることが出来る。As the polarizer, an element having a good extinction ratio, such as a Glan-Thompson prism or a Glan-Taylor prism, can be used by setting it so that light transmits only in a predetermined polarization direction.
【0037】これら2つの光は、それぞれ1/2波長板
155、156を透過する。このとき1/2波長板15
5、156を光軸周りに回転させることによって、光L
(f10,H)、光L(f20,H)の偏光方位を任意
に変えることができる。These two lights pass through the half-wave plates 155 and 156, respectively. At this time, the half-wave plate 15
5 and 156 are rotated around the optical axis, the light L
(F10, H) and the polarization direction of the light L (f20, H) can be arbitrarily changed.
【0038】1/2波長板155、156をそれぞれ通
過した2つの光は、周波数結合素子であるDM130で
ほぼ同軸にされ光波変調装置402を射出する。これに
より、偏光度が高い直線偏光の光を供給し、かつそれぞ
れの偏光方位を自由に設定できる光波変調装置が実現さ
れる。The two lights that have passed through the half-wave plates 155 and 156, respectively, are made substantially coaxial with each other by the DM 130, which is a frequency coupling element, and exit the light wave modulator 402. This realizes a light wave modulation device that supplies linearly polarized light with a high degree of polarization and that can freely set each polarization direction.
【0039】次に図4を参照して、本発明の第3の実施
の形態である光波干渉測定装置を説明する。この光波干
渉測定装置は、物体の長さ、変位、密度等の測定を行な
うための装置であり、図4に概略構成を示すのは、その
代表的な例としてのヘテロダイン式干渉測長機である。Next, an optical interference measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This light wave interference measuring device is a device for measuring the length, displacement, density, etc. of an object. FIG. 4 shows a schematic configuration of a heterodyne interferometer as a typical example. is there.
【0040】図4に示されるヘテロダイン式干渉測長機
501は、例えば露光装置の基板を保持する基板ステー
ジ等のステージ250の、測長光路MP1の光軸方向変
位を測定する第一の光学系と、測長光路MP1における
光が通過する気体(以下適宜「空気」という)の屈折率
変動をモニタする第二の光学系から構成されている。A heterodyne interferometer 501 shown in FIG. 4 is a first optical system for measuring a displacement of a stage 250 such as a substrate stage for holding a substrate of an exposure apparatus in an optical axis direction of a length measuring optical path MP1. And a second optical system that monitors a refractive index variation of a gas (hereinafter, appropriately referred to as “air”) through which light passes through the length measurement optical path MP1.
【0041】図4を参照して、先ず第一の光学系を説明
する。図4において、光源360は、紙面と平行な偏光
方位の周波数f00の光L(f00,H)と、紙面に垂
直な偏光方位の周波数f01の光L(f01,V)とを
含む光を射出する光源である。この2つの光は周波数が
わずかに異なり、偏光方位が直交している。First, the first optical system will be described with reference to FIG. In FIG. 4, a light source 360 emits light including light L (f00, H) having a frequency f00 in a polarization direction parallel to the paper surface and light L (f01, V) having a frequency f01 in a polarization direction perpendicular to the paper surface. Light source. The two lights have slightly different frequencies and orthogonal polarization directions.
【0042】光源360から射出された光の光路上に
は、本実施の形態では光路に対してスプリット面を約4
5度の角度をもってビームスプリッタ(以下適宜「B
S」という)110が配置されている。BS110では
入射する光の一部が反射されるが、その反射方向の光路
上には偏光子210、その先には検出器600が配置さ
れている。偏光子210の偏光方位は前記2つの光の偏
光方位に対し45度傾いている。検出器600は演算装
置700に電気的に接続されている。In the present embodiment, the split surface is set at about 4 ft with respect to the optical path of the light emitted from the light source 360.
With a 5 degree angle, the beam splitter (hereinafter referred to as “B
S ”). A part of the incident light is reflected by the BS 110, and the polarizer 210 is disposed on the optical path in the reflection direction, and the detector 600 is disposed ahead of the polarizer 210. The polarization direction of the polarizer 210 is inclined 45 degrees with respect to the polarization directions of the two lights. The detector 600 is electrically connected to the arithmetic device 700.
【0043】BS110を透過した光の光路上には、入
射する光を偏光方位に応じて分離する偏光ビームスプリ
ッタ(以下適宜「PBS」という)120が配置されて
いる。PBS120は、本実施の形態では光路に対して
スプリット面を約45度の角度をもって配置されてい
る。PBS120は、紙面に平行な偏光方位の光は透過
し、紙面に垂直な偏光方位の光は反射する。On the optical path of the light transmitted through the BS 110, a polarizing beam splitter (hereinafter, appropriately referred to as “PBS”) 120 for separating incident light according to the polarization direction is disposed. In the present embodiment, the PBS 120 is arranged with the split surface at an angle of about 45 degrees with respect to the optical path. The PBS 120 transmits light having a polarization direction parallel to the paper surface and reflects light having a polarization direction perpendicular to the paper surface.
【0044】さらにPBS120を透過した光の光路上
には、測長光路MP1の移動鏡160が、PBS120
を反射した光の光路上には、参照光路RP1の固定鏡1
70が配置されている。移動鏡160は、ステージ25
0上に固定的に設置されており、測長光路MP1の光軸
方向に変位する。固定鏡170と移動鏡160は、本実
施の形態ではコーナーキューブ(以下適宜「CCP」と
いう)として図示されている。コーナーキューブやキャ
ッツアイを特に移動鏡160として用いると、ステージ
の走行に伴って移動鏡160の姿勢が少々変化しても入
射光をもとの方向に戻せる。Further, on the optical path of the light transmitted through the PBS 120, a movable mirror 160 of the length measuring optical path MP1 is placed.
The fixed mirror 1 of the reference optical path RP1
70 are arranged. The moving mirror 160 is mounted on the stage 25
0, and is displaced in the optical axis direction of the length measuring optical path MP1. In the present embodiment, the fixed mirror 170 and the movable mirror 160 are illustrated as corner cubes (hereinafter appropriately referred to as “CCP”). If a corner cube or a cat's eye is used as the movable mirror 160, the incident light can be returned to the original direction even if the attitude of the movable mirror 160 slightly changes as the stage moves.
【0045】参照光路RP1に反射された光が、固定鏡
170に入射して、そこで反射された光は再びPBS1
20に入射するように、これらの光学要素は配列されて
いる。再びPBS120に入射した光が反射する方向の
光路上には、DM140が、その反射面を光路に対して
約45度の角度をもって配置されている。The light reflected on the reference light path RP1 is incident on the fixed mirror 170, and the light reflected there is again reflected on the PBS1.
These optical elements are arranged so as to be incident on 20. On the optical path in the direction in which the light incident on the PBS 120 is reflected again, the DM 140 is disposed with its reflection surface at an angle of about 45 degrees with respect to the optical path.
【0046】測長光路MP1に入射して移動鏡160に
より反射され再びPBS120に入射する光の透過方向
には、先のDM140が配置されていることになる。さ
らに、PBS120から入射しDM140を透過する光
路上には、PBS121が配置されている。なお本実施
の形態では、このようにしてDM140を透過した光の
うち、固定鏡170を経由した光の光路にはミラーが配
置されており、この光がPBS121に入射するように
構成されている。The DM 140 is located in the transmission direction of the light that enters the length measuring optical path MP 1, is reflected by the moving mirror 160, and again enters the PBS 120. Further, a PBS 121 is arranged on an optical path that enters from the PBS 120 and passes through the DM 140. In the present embodiment, a mirror is disposed in the optical path of the light passing through the fixed mirror 170 among the light transmitted through the DM 140 in this manner, and the light is configured to be incident on the PBS 121. .
【0047】PBS121では図4の紙面に垂直な偏光
方位の光が反射され、紙面に平行な偏光方位の光は透過
される。さらに、このようにPBS121を透過する光
の光路上には偏光子211と、偏光子211を透過した
光の光路上には検出器601が配置されている。偏光子
211は、偏光方位を入射する2つの光の偏光方位に対
し45度傾けて配置されている。The PBS 121 reflects light having a polarization direction perpendicular to the plane of FIG. 4 and transmits light having a polarization direction parallel to the plane of FIG. Further, the polarizer 211 is disposed on the optical path of the light transmitted through the PBS 121, and the detector 601 is disposed on the optical path of the light transmitted through the polarizer 211. The polarizer 211 is disposed at an angle of 45 degrees with respect to the polarization directions of the two lights that enter the polarization directions.
【0048】検出器601は入射した光のエネルギーを
電気に変換する。また検出器601は、演算装置700
に電気的に接続されている。The detector 601 converts the energy of the incident light into electricity. The detector 601 is provided by the arithmetic unit 700
Is electrically connected to
【0049】図4を参照して、以上の構成を有する第一
の光学系の作用を説明する。光源360から射出された
光、即ち周波数がわずかに異なり偏光方位が直交する2
つの光L(f00,H)とL(f01,V)は、ビーム
スプリッタ110でその光の一部が反射される。反射さ
れた光は偏光子210を透過した後検出器600に入射
する。Referring to FIG. 4, the operation of the first optical system having the above configuration will be described. The light emitted from the light source 360, that is, the light whose frequency is slightly different and whose polarization direction is orthogonal
The two lights L (f00, H) and L (f01, V) are partially reflected by the beam splitter 110. The reflected light passes through the polarizer 210 and then enters the detector 600.
【0050】偏光子210の偏光方位は前記2つの光の
偏光方位に対し45度傾いているので、偏光子210を
透過した2つの光は干渉する。この干渉光が検出器60
0で光電変換され、周波数f00と周波数f01の差
(f00−f01)のビートシグナルとなり、移動鏡1
60の変位測定の参照信号として、演算装置700に入
力する。Since the polarization direction of the polarizer 210 is inclined by 45 degrees with respect to the polarization directions of the two lights, the two lights transmitted through the polarizer 210 interfere with each other. This interference light is detected by the detector 60.
0, the signal is converted into a beat signal having a difference (f00-f01) between the frequency f00 and the frequency f01.
It is input to the arithmetic unit 700 as a reference signal for 60 displacement measurement.
【0051】BS110を透過した光はPBS120で
それぞれの偏光方位に応じて分離される。即ち、紙面に
平行な偏光方位の光は透過し、紙面に垂直な偏光方位の
光は反射される。光L(f00,H)は紙面に平行な偏
光方位の光であるので測長光路MP1の移動鏡160
へ、光L(f01,V)は紙面に垂直な偏光方位の光で
あるので参照光路RP1の固定鏡170へと射出され
る。The light transmitted through the BS 110 is separated by the PBS 120 according to the respective polarization directions. That is, light having a polarization direction parallel to the paper surface is transmitted, and light having a polarization direction perpendicular to the paper surface is reflected. Since the light L (f00, H) is light having a polarization direction parallel to the paper surface, the moving mirror 160 of the length measuring optical path MP1 is used.
Since the light L (f01, V) is light having a polarization direction perpendicular to the plane of the paper, the light L (f01, V) is emitted to the fixed mirror 170 on the reference optical path RP1.
【0052】参照光路RP1へと反射された光L(f0
1,V)は、固定鏡170で反射され再びPBS120
に入射する。この光L(f01,V)はPBS120で
反射され、DM140へ入射する。DM140は、周波
数f00と周波数f01の光及びそれらの近傍の周波数
の光は透過し、周波数f10と周波数f20の光及びそ
れらの近傍の周波数の光は反射する特性を有する。The light L (f0) reflected on the reference light path RP1
1, V) is reflected by the fixed mirror 170 and again
Incident on. This light L (f01, V) is reflected by the PBS 120 and enters the DM 140. The DM 140 has a property of transmitting light of the frequency f00 and the frequency f01 and light of a frequency near the light, and reflecting light of the frequency f10 and the frequency f20 and light of the frequency near the light.
【0053】測長光路MP1に入射した光L(f00,
H)は、移動鏡160により反射され再びPBS120
に入射して、紙面に平行な光であるのでPBS120を
透過し、DM140へ入射する。The light L (f00,
H) is reflected by the moving mirror 160 and again
The light is parallel to the plane of the paper, so that it passes through the PBS 120 and enters the DM 140.
【0054】それぞれ測長光路MP1及び参照光路RP
1を往復した光L(f00,H)、光L(f01,V)
はDM140を透過し、PBS121に入射する。PB
S121は紙面に垂直な偏光方位の光が反射され、紙面
に平行な偏光方位の光は透過するので、光L(f00,
H)は透過され、光L(f01,V)は反射され、これ
ら2つの光はPBS121を同軸で偏光子211の方へ
射出される。Each of the length measuring optical path MP1 and the reference optical path RP
Light L (f00, H) and light L (f01, V) that have reciprocated 1
Pass through the DM 140 and enter the PBS 121. PB
In step S121, light having a polarization direction perpendicular to the paper surface is reflected, and light having a polarization direction parallel to the paper surface is transmitted.
H) is transmitted and the light L (f01, V) is reflected, and these two lights are emitted coaxially through the PBS 121 toward the polarizer 211.
【0055】このようにして、2つの光は偏光子211
を透過して検出器601に入射する。偏光子211の偏
光方位は前記2つの光の偏光方位に対し45度傾いてい
るので、参照光路RP1を通ってきた光L(f01,
V)と、測長光路MP1を通ってきた光L(f00,
H)は、この偏光子211を通った後で干渉する。In this way, the two lights are polarized by the polarizer 211.
And enters the detector 601. Since the polarization direction of the polarizer 211 is inclined by 45 degrees with respect to the polarization directions of the two lights, the light L (f01,
V) and the light L (f00,
H) interfere after passing through this polarizer 211.
【0056】この干渉光は検出器601で光電変換さ
れ、周波数f00と周波数f01の差(f00−f0
1)のビートシグナルとなって、移動鏡変位測定の測長
信号として演算装置700に入力する。演算装置700
は、参照信号に対する測長信号の位相変化を測定し、そ
の変化量からステージ250の図中の矢印方向、即ち光
L(f00,H)の光路に沿った方向の変位を求める。This interference light is photoelectrically converted by the detector 601 and the difference between the frequency f00 and the frequency f01 (f00−f0)
It becomes the beat signal of 1) and is input to the arithmetic unit 700 as a length measurement signal for the displacement measurement of the moving mirror. Arithmetic unit 700
Measures the phase change of the length measurement signal with respect to the reference signal, and determines the displacement of the stage 250 in the direction of the arrow in the figure, that is, the direction along the optical path of the light L (f00, H) from the change amount.
【0057】やはり図4を参照して、第二の光学系を説
明する。光源360から射出される光の光路上、BS1
10とPBS120との間には、周波数結合素子である
DM131が、その反射面を前記光路に対して約45度
の角度をもって配置されている。そしてこのDM131
の反射光がPBS120の方向に向かうように第1の実
施の形態で説明した光波変調装置401が配置されてい
る。以下本実施の形態では、光波変調装置401を用い
るものとして説明するが、その代わりに光波変調装置4
02を用いてもよい。The second optical system will be described with reference to FIG. BS1 on the optical path of the light emitted from the light source 360
DM 131, which is a frequency coupling element, is disposed between the optical path 10 and the PBS 120 so that its reflection surface is at an angle of about 45 degrees with respect to the optical path. And this DM131
The light wave modulator 401 described in the first embodiment is arranged such that the reflected light of the light wave travels toward the PBS 120. Hereinafter, in the present embodiment, the light wave modulation device 401 will be described, but the light wave modulation device 4 is used instead.
02 may be used.
【0058】また、先に説明した参照光路RP1からP
BS120を経由してDM140へ入射する光のDM1
40での反射方向の光路上には、周波数変換部材である
SHG変換素子230が、そしてその先には受光部であ
る検出器602が設けられている。検出器602は、参
照信号を伝送するように演算装置700と電気的に接続
されている。Further, the reference light paths RP1 to RP
DM1 of light incident on DM140 via BS120
An SHG conversion element 230 as a frequency conversion member is provided on the optical path in the reflection direction at 40, and a detector 602 as a light receiving unit is provided ahead of the SHG conversion element 230. The detector 602 is electrically connected to the arithmetic device 700 so as to transmit the reference signal.
【0059】同様に、先に説明した測長光路MP1から
PBS120を経由してDM140へ入射する光のDM
140での反射方向の光路上には、周波数変換部材であ
るSHG変換素子231が、そしてその先には受光部で
ある検出器603が設けられている。検出器603は、
参照信号を伝送するように演算装置700と電気的に接
続されている。Similarly, the DM of the light that enters the DM 140 via the PBS 120 from the length measuring optical path MP 1 described above
An SHG conversion element 231 serving as a frequency conversion member is provided on the optical path in the reflection direction at 140, and a detector 603 serving as a light receiving unit is provided beyond the SHG conversion element 231. The detector 603 is
It is electrically connected to the arithmetic unit 700 so as to transmit a reference signal.
【0060】図4を参照して、以上の構成を有する光波
干渉測定装置中の第二光学系の作用を説明する。光波変
調装置401から射出された周波数f10の光L(f1
0,H)と周波数f20の光L(f20,H)は、波長
板150で偏光方位を回転させられ、紙面に対し45度
傾いた偏光方位となる。周波数結合素子DM131は、
周波数f10、f20の光及びこれらに近傍の周波数の
光は反射し、周波数f00、f10の光及びこれらに近
傍の周波数の光は透過する特性を有するDMであるの
で、これら2つの光はDM131において、これを透過
してくる光L(f00,H)および光L(f01,V)
とほぼ同軸に反射され、PBS120に入射する。Referring to FIG. 4, the operation of the second optical system in the light wave interference measuring apparatus having the above configuration will be described. The light L (f1) having the frequency f10 emitted from the lightwave modulator 401
0, H) and the light L (f20, H) having the frequency f20 have their polarization directions rotated by the wave plate 150, and have a polarization direction inclined by 45 degrees with respect to the paper surface. The frequency coupling element DM131 is
Since the light having the frequency f10 and f20 and the light having the frequency close thereto are reflected, and the light having the frequency f00 and f10 and the light having the frequency close thereto are DMs having a characteristic of transmitting, these two lights are reflected by the DM 131. , Light L (f00, H) and light L (f01, V) passing therethrough
Are reflected substantially coaxially and enter the PBS 120.
【0061】DM131で反射された周波数f10、f
20の光の偏光方位は紙面に対し45度傾いているた
め、PBS120により参照光路RP1および測長光路
MP1にそれぞれ入射する。The frequencies f10 and f reflected by the DM 131
Since the polarization direction of the light 20 is inclined 45 degrees with respect to the plane of the paper, the light is incident on the reference light path RP1 and the length measurement light path MP1 by the PBS 120, respectively.
【0062】参照光路RP1へと反射された紙面に垂直
な偏光方位の光L(f10,V)、光L(f20,V)
は、先述の光L(f01,V)と同様に固定鏡170で
反射された後、再びPBS120に入射し、DM140
の方へ射出される。The light L (f10, V) and the light L (f20, V) having a polarization direction perpendicular to the paper surface reflected by the reference light path RP1.
Is reflected by the fixed mirror 170 in the same manner as the light L (f01, V) described above, then re-enters the PBS 120,
It is ejected toward.
【0063】一方測長光路MP1に入射した紙面に平行
な偏光方位の光L(f10,H)、光L(f20,H)
は、先述の光L(f00,H)と同様に移動鏡160で
反射された後、再びPBS120に入射し、PBS12
0をそのまま透過してDM140に入射する。On the other hand, the light L (f10, H) and the light L (f20, H) having a polarization direction parallel to the paper and entering the length measuring optical path MP1.
Is reflected by the moving mirror 160 in the same manner as the light L (f00, H) described above, then re-enters the PBS 120,
0 is transmitted as it is and enters DM 140.
【0064】DM140は周波数f10の光と周波数f
20の光及びそれらの近傍の周波数の光を全て反射する
特性を有しているので、光L(f10,V)、光L(f
20,V)、光L(f10,H)、光L(f20,H)
は全て反射される。The DM 140 is composed of light of frequency f10 and frequency f10.
The light L (f10, V) and the light L (f
20, V), light L (f10, H), light L (f20, H)
Are all reflected.
【0065】参照光路RP1を通過した紙面に垂直な偏
光方位の光L(f10,V)、光L(f20,V)は、
SHG変換素子230に入射し、周波数f10の光L
(f10,V)の一部が第二高調波に変換され周波数f
10a(=2・f10)の光となる。The light L (f10, V) and the light L (f20, V) having a polarization direction perpendicular to the plane of the paper passing through the reference light path RP1 are
Light L incident on the SHG conversion element 230 and having a frequency f10
A part of (f10, V) is converted to the second harmonic and the frequency f
The light becomes 10a (= 2 · f10).
【0066】このとき周波数f20の光L(f20,
V)は、SHG変換素子230をそのまま透過する。周
波数f10aの光と光L(f20,V)は検出器602
に入射し、その干渉光が検出器602で光電変換され、
その周波数差(=2×Δf1−Δf2)に等しいビート
シグナルを空気の屈折率変動測定の参照信号として演算
装置700に入力する。At this time, the light L (f20,
V) passes through the SHG conversion element 230 as it is. The light having the frequency f10a and the light L (f20, V) are detected by the detector 602.
And the interference light is photoelectrically converted by the detector 602,
A beat signal equal to the frequency difference (= 2 × Δf1−Δf2) is input to the arithmetic unit 700 as a reference signal for measuring the refractive index fluctuation of air.
【0067】一方、測長光路MP1を通過した紙面に平
行な偏光方位の光L(f10,H)、光L(f20,
H)は、SHG変換素子231に入射し、周波数f10
の光L(f10,H)の一部が第二高調波に変換され周
波数f10a(=2・f10)の光となる。On the other hand, the light L (f10, H) and the light L (f20,
H) enters the SHG conversion element 231 and has a frequency f10
A part of the light L (f10, H) is converted into a second harmonic and becomes light having a frequency f10a (= 2 · f10).
【0068】このとき周波数f20の光L(f20,
H)はSHG変換素子231をそのまま透過する。周波
数f10aの光と光L(f20,H)は検出器603に
入射し、その干渉光が検出器603で光電変換され、そ
の周波数差(=2×Δf1−Δf2)に等しいビートシ
グナルを空気の屈折率変動測定の測定信号として演算装
置700に入力する。At this time, the light L (f20,
H) passes through the SHG conversion element 231 as it is. The light having the frequency f10a and the light L (f20, H) are incident on the detector 603, the interference light thereof is photoelectrically converted by the detector 603, and a beat signal equal to the frequency difference (= 2 × Δf1-Δf2) is converted into the air. The measurement signal is input to the arithmetic unit 700 as a measurement signal of the refractive index fluctuation measurement.
【0069】演算装置700は、検出器602からの屈
折率変動測定の参照信号と検出器603からの屈折率変
動測定の測定信号を比較し、その位相変化量を求める。The arithmetic unit 700 compares the reference signal of the refractive index fluctuation measurement from the detector 602 with the measurement signal of the refractive index fluctuation measurement from the detector 603, and obtains the phase change amount.
【0070】演算装置700は、先に説明したように第
一の光学系で測定されたステージ250の移動量を、第
二の光学系で測定された空気の屈折率変動の測定量を用
いて補正し、ステージ250の幾何学的な変位量を求め
る。As described above, the arithmetic unit 700 calculates the amount of movement of the stage 250 measured by the first optical system by using the measured amount of fluctuation of the refractive index of air measured by the second optical system. After the correction, the geometric displacement of the stage 250 is obtained.
【0071】ここで、空気の屈折率変動を補正する方法
について説明する。周波数fa、fb、fcの光で測定
したときの光路長を、それぞれD(fa)、D(fb)、D
(fc) とする。このときこれらの光路長は、以下のよ
うな式で表される。Here, a method for correcting the refractive index fluctuation of air will be described. The optical path lengths measured with light of frequencies fa, fb, and fc are D (fa), D (fb), and D (fa), respectively.
(Fc). At this time, these optical path lengths are represented by the following equations.
【0072】 ここで、Dは幾何学的な距離、Nは空気の密度、F
(f)は空気の構成比が変わらなければ空気の密度によ
らず光の周波数fにより決まる関数である。[0072] Where D is the geometric distance, N is the density of air, F
(F) is a function determined by the frequency f of light without depending on the density of air unless the composition ratio of air changes.
【0073】上式より幾何学的距離Dは、次式で表され
る。From the above equation, the geometric distance D is expressed by the following equation.
【0074】 ただし、A=F(fa)/{F(fc)−F(fb)}とす
る。[0074] Here, A = F (fa) / {F (fc) -F (fb)}.
【0075】以上から、この干渉計で求めたい幾何学的
距離の変位、即ち真の変位ΔDは、次の式(5)で計算
できる。From the above, the displacement of the geometric distance desired by this interferometer, that is, the true displacement ΔD can be calculated by the following equation (5).
【0076】 式5は、周波数faの光で測定した移動鏡の変位から、
周波数fb,fcの光で求めた屈折率の変動による影響
を補正し、真の変位を求めることができることを意味す
る。[0076] Equation 5 is based on the displacement of the movable mirror measured with the light of frequency fa.
This means that the true displacement can be obtained by correcting the influence of the change in the refractive index obtained with light having the frequencies fb and fc.
【0077】演算装置700は第一光学系における変位
計測の参照信号、測長信号の位相変化量から上式におけ
るΔD(fa)を、第二光学系における屈折率変動の参照
信号、測定信号の位相変化量から{ΔD(fc)−ΔD
(fb)}を計算し、移動鏡の真の変位ΔDを(式5)に
より演算して求める。The arithmetic unit 700 calculates ΔD (fa) in the above equation from the phase change amount of the displacement measurement reference signal and the length measurement signal in the first optical system, and calculates the refractive index fluctuation reference signal and the measurement signal of the second optical system. From the amount of phase change, {ΔD (fc) -ΔD
(Fb)} is calculated, and the true displacement ΔD of the movable mirror is calculated by (Equation 5).
【0078】このように、本第3の実施の形態では、ほ
ぼ直線偏光のみの周波数f10、f20の光をほぼ同軸
で射出する光波変調装置401あるいは402を用いる
ので、非線形誤差の低減された高精度な屈折率変動測定
を行うことが出来る。このため屈折率変動による誤差を
補正して、移動鏡の変位測定を高精度に行うことができ
る。したがって、非線形誤差の低減された高精度な測定
を行うことの出来る光波干渉測定装置が実現される。As described above, in the third embodiment, since the light wave modulator 401 or 402 which emits light of frequencies f10 and f20 of substantially only linearly polarized light substantially coaxially is used, the nonlinear error is reduced. Accurate refractive index fluctuation measurement can be performed. Therefore, it is possible to correct the error due to the refractive index fluctuation and measure the displacement of the movable mirror with high accuracy. Therefore, a light wave interference measurement device capable of performing highly accurate measurement with reduced non-linear errors is realized.
【0079】図5を参照して、第4の実施の形態である
光波変調装置を説明し、図6を参照して図5の光波変調
装置を用いた、第5の実施の形態である光波干渉測定装
置を説明する。A light wave modulator according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. 5, and a light wave modulator according to a fifth embodiment using the light wave modulator of FIG. 5 with reference to FIG. The interference measurement device will be described.
【0080】図5は、光波変調装置403の構成を示す
線図である。図5において、光源部300は先に説明し
たように、周波数f1および周波数f2の紙面に平行な
偏光方位の2種類の光、即ち光L(f1,H)、光L
(f2,H)を射出する。FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the light wave modulation device 403. In FIG. 5, as described above, the light source unit 300 includes two types of light having polarization directions parallel to the paper surface of the frequency f1 and the frequency f2, that is, light L (f1, H) and light L.
Inject (f2, H).
【0081】光源部300は図3に示される光源部35
0に置き代えてもよい。いずれにしても光L(f2,
H)は、光L(f1,H)の第2高調波である。即ち、
周波数f2=2・f1の関係がある。The light source unit 300 is a light source unit 35 shown in FIG.
It may be replaced with 0. In any case, the light L (f2,
H) is the second harmonic of the light L (f1, H). That is,
There is a relationship of frequency f2 = 2 · f1.
【0082】光源部300を射出した周波数f1の光L
(f1,H)の光路上に、光源部300側から、1/2
波長板151と第2の光分離手段であるPBS122が
配置され、PBS122を透過する方向の光路上には、
第3周波数変調手段であるAOM192が、PBS12
2を反射した方向の光路上には第4周波数変調手段であ
るAOM193が配置されている。本実施の形態では、
AOM192、193を通る光の光路が平行になるよう
に、PBS122とAOM193との間には、光路にほ
ぼ45度の角度をなす反射面を有するミラーが置かれて
いる。Light L of frequency f1 emitted from light source unit 300
On the optical path of (f1, H), 1 / from the light source unit 300 side
The wavelength plate 151 and the PBS 122 as the second light separating means are arranged, and on the optical path in the direction of transmitting the PBS 122,
The AOM 192, which is the third frequency modulation means, is connected to the PBS 12
An AOM 193, which is a fourth frequency modulating means, is arranged on the optical path in the direction in which the light reflected from the light source 2 is reflected. In the present embodiment,
Between the PBS 122 and the AOM 193, a mirror having a reflecting surface making an angle of approximately 45 degrees is placed between the PBS 122 and the AOM 193 so that the light paths of the light passing through the AOMs 192 and 193 are parallel.
【0083】さらに光路上AOM192の先には消光比
の良い偏光子202が紙面に平行な偏光方位の光のみを
透過するように設置されており、光路上AOM193の
先には消光比の良い偏光子203が紙面に垂直な偏光方
位の光のみを透過するように設置されている。Further, a polarizer 202 having a good extinction ratio is provided at the end of the AOM 192 on the optical path so as to transmit only light having a polarization direction parallel to the plane of the drawing. The sub-element 203 is installed so as to transmit only light having a polarization direction perpendicular to the plane of the drawing.
【0084】偏光子202を介した紙面に平行な光の光
路上には、第2の結合手段であるPBS123が配置さ
れている。また、偏光子203を介した紙面に垂直な光
の光路上には、その光路をPBS123と交差する方向
に向けるミラーが配置されている。即ち、PBS123
は、前記2種類の光をほぼ同軸に結合するように配置さ
れている。On the optical path of the light parallel to the paper surface via the polarizer 202, a PBS 123 as a second coupling means is disposed. In addition, a mirror that directs the optical path in a direction intersecting the PBS 123 is arranged on the optical path of the light perpendicular to the paper surface via the polarizer 203. That is, PBS123
Are arranged to couple the two types of light substantially coaxially.
【0085】さらに、PBS123で結合された光の光
路上には、第3の結合手段である周波数結合素子DM1
32が配置されている。DM132は、PBS123で
結合された光、即ち周波数f1の光がAOM192ある
いはAOM193で変調された周波数の光L(f10,
H)、光L(f11,V)及びこれらの近傍の周波数の
光を透過し、後述の周波数f2を後述のAOM194、
195で変調された周波数の光L(f20,H)、光L
(f21,V)及びこれらの近傍の周波数の光を反射す
る特性を有するものとする。Further, on the optical path of the light coupled by the PBS 123, a frequency coupling element DM1 as a third coupling means is provided.
32 are arranged. The DM 132 outputs the light L (f10, L10) having the frequency combined with the PBS 123, that is, the light having the frequency f1 modulated by the AOM 192 or the AOM 193.
H), light L (f11, V) and light having a frequency in the vicinity thereof are transmitted, and a frequency f2 described later is changed to an AOM 194 described later.
The light L (f20, H) of the frequency modulated at 195, the light L
(F21, V) and have a characteristic of reflecting light having a frequency in the vicinity thereof.
【0086】光源部300から射出された周波数f2の
光L(f2,H)の光路上に、光源部300側から、1
/2波長板152と第1の光分離手段であるPBS12
4が配置され、PBS124を透過する方向の光路上に
は、第1の周波数変調素子であるAOM194が、PB
S124を反射した方向の光路上には第2の周波数変調
素子AOM195が配置されている。本実施の形態で
は、AOM194、195を通る光の光路が平行になる
ように、PBS124とAOM195との間には、光路
にほぼ45度の角度をなす反射面を有するミラーが置か
れている。On the optical path of the light L (f2, H) having the frequency f2 emitted from the light source unit 300,
/ 2 wavelength plate 152 and PBS12 as the first light separating means
AOM 194, which is a first frequency modulation element, is provided on the optical path in the direction in which the
A second frequency modulation element AOM195 is arranged on the optical path in the direction reflecting S124. In the present embodiment, a mirror having a reflection surface making an angle of about 45 degrees with the optical path is placed between the PBS 124 and the AOM 195 so that the optical paths of the light passing through the AOMs 194 and 195 are parallel.
【0087】さらに光路上AOM194の先には消光比
の良い偏光子204が紙面に平行な偏光方位の光のみを
透過するように設置されており、光路上AOM195の
先には消光比の良い偏光子205が紙面に垂直な偏光方
位の光のみを透過するように設置されている。Further, a polarizer 204 having a good extinction ratio is installed at the end of the AOM 194 on the optical path so as to transmit only light having a polarization direction parallel to the plane of the drawing. The sub-element 205 is installed so as to transmit only light having a polarization direction perpendicular to the plane of the drawing.
【0088】偏光子204を介した紙面に平行な光の光
路上には、第1の結合手段であるPBS125が配置さ
れている。また、偏光子205を介した紙面に垂直な光
の光路上には、その光路をPBS125の方向に向ける
ミラーが配置されている。即ち、PBS125は、前記
2種類の光をほぼ同軸に結合するように配置されてい
る。On the optical path of light parallel to the plane of the paper via the polarizer 204, a PBS 125, which is a first coupling means, is disposed. In addition, a mirror that directs the light path toward the PBS 125 is disposed on the light path of the light perpendicular to the paper surface via the polarizer 205. That is, the PBS 125 is arranged to couple the two types of light substantially coaxially.
【0089】さらに、PBS125で結合された光の光
路上には、ミラーが配置されており、光路を先に説明し
たDM132に交差するようにしている。Further, a mirror is arranged on the optical path of the light combined by the PBS 125 so that the optical path intersects the DM 132 described above.
【0090】PBS125とDM132との間にはビー
ムスプリッタBS111が配置されており、BS111
で反射された光の光路上には入射する2つの光の偏光方
位に対し偏光方位を45度傾けて偏光子212が配置さ
れ、その先の光路上には受光部である検出器604が置
かれている。A beam splitter BS111 is arranged between the PBS 125 and the DM132.
The polarizer 212 is disposed on the optical path of the light reflected by the polarizer 212 with the polarization directions inclined at 45 degrees with respect to the polarization directions of the two incident lights, and the detector 604 as a light receiving unit is disposed on the optical path ahead of the polarizer 212. Has been.
【0091】偏光子202、203、204、205に
は、グラントムソンプリズムやグランテーラープリズム
のような、消光比の良い素子などを所定の偏光方位のみ
を透過するように設置して使用することが出来る。For the polarizers 202, 203, 204, and 205, an element having a high extinction ratio, such as a Glan-Thompson prism or a Glan-Taylor prism, may be installed and used so as to transmit only a predetermined polarization direction. I can do it.
【0092】なお、カルサイトPBSをPBS123、
PBS125に用いる場合は、これを介することにより
十分に消光比のよい偏光光が得られるので、この場合は
偏光子202〜205は、これらPBSに組み込まれた
と見ればよく、それら偏光子を別に設ける必要がない。The calcite PBS was replaced with PBS123,
When used in the PBS 125, polarized light having a sufficiently high extinction ratio can be obtained through this, so in this case, the polarizers 202 to 205 may be regarded as being incorporated in the PBS, and the polarizers are separately provided. No need.
【0093】以上の構成を有する光波変調装置403の
作用を、図を参照して、説明する。図5において、光源
部300を射出した周波数f1の光L(f1,H)は、
1/2波長板151およびPBS122により紙面に平
行な偏光方位の光と、紙面に垂直な偏光方位の光L(f
1,V)に分離される。1/2波長板151を光軸周り
に回転させることで、光L(f1,H)と光L(f1,
V)の強度比を自由に変えることができる。The operation of the light wave modulator 403 having the above configuration will be described with reference to the drawings. In FIG. 5, light L (f1, H) of frequency f1 emitted from light source unit 300 is:
The half-wave plate 151 and the PBS 122 cause the light having a polarization direction parallel to the paper surface and the light L (f
1, V). By rotating the half-wave plate 151 around the optical axis, the light L (f1, H) and the light L (f1,
The intensity ratio V) can be freely changed.
【0094】PBS122を透過した光L(f1,H)
は、その周波数f1がAOM192でΔf1だけ僅かに
周波数シフトされ、周波数f10(=f1+Δf1)の
光L(f10,H)となる。Light L (f1, H) transmitted through PBS 122
The frequency f1 is slightly shifted by Δf1 in the AOM 192 to become light L (f10, H) at the frequency f10 (= f1 + Δf1).
【0095】またPBS122を反射した光L(f1,
V)は、その周波数f1がAOM193でΔf1aだけ
僅かに周波数シフトされ、周波数f11(=f1+Δf
1a)の光L(f11,V)となる。The light L (f1, f1,
V), the frequency f1 is slightly shifted by Δf1a in the AOM 193, and the frequency f11 (= f1 + Δf)
It becomes light L (f11, V) of 1a).
【0096】このとき周波数シフトされた2つの光、光
L(f10,H)と光L(f11,V)は、PBS12
2の消光比やAOMの歪みのために僅かに楕円偏光の光
となっている。At this time, the two frequency-shifted lights, light L (f10, H) and light L (f11, V), are
The light is slightly elliptically polarized light due to the extinction ratio of 2 and AOM distortion.
【0097】消光比の良い偏光子202は紙面に平行な
偏光方位の光のみを透過するように設置され、また消光
比の良い偏光子203は紙面に垂直な偏光方位の光のみ
を透過するように設置されているので、それぞれ偏光子
202、203を透過した光は偏光度のよい直線偏光の
光となり、周波数f10の紙面に平行な偏光方位の光
と、周波数f11の紙面に垂直な偏光方位の光、それぞ
れ光L(f10,H)と光L(f11,V)となる。2
つの光はPBS123でほぼ同軸にされ、周波数結合素
子132を透過する。The polarizer 202 having a good extinction ratio is installed so as to transmit only light having a polarization direction parallel to the plane of the drawing, and the polarizer 203 having a good extinction ratio transmits only light having a polarization direction perpendicular to the drawing. , The light transmitted through the polarizers 202 and 203 becomes linearly polarized light having a good degree of polarization, and the light having the polarization direction parallel to the paper of frequency f10 and the polarization azimuth perpendicular to the paper of frequency f11. , Light L (f10, H) and light L (f11, V), respectively. 2
The two lights are made substantially coaxial by the PBS 123 and pass through the frequency coupling element 132.
【0098】一方、光源部300を射出した周波数f2
の光L(f2,H)は、1/2波長板152およびPB
S124により紙面に平行な偏光方位の光L(f2,
H)と、紙面に垂直な偏光方位の光L(f2,V)に分
離される。1/2波長板152を光軸周りに回転させる
ことで、光L(f2,H)と光L(f2,V)の強度比
を自由に変えることができる。On the other hand, the frequency f2 at which the light source 300 is emitted
Of light L (f2, H) are transmitted to the half-wave plate 152 and PB
By S124, the light L (f2,
H) and light L (f2, V) having a polarization direction perpendicular to the paper surface. By rotating the half-wave plate 152 around the optical axis, the intensity ratio between the light L (f2, H) and the light L (f2, V) can be freely changed.
【0099】PBS124を透過した光L(f2,H)
は、周波数f2がAOM194でΔf2だけ僅かに周波
数シフトされ、周波数f20(=f2+Δf2)の光L
(f20,H)となる。Light L (f2, H) transmitted through PBS 124
Is the light L having the frequency f2 slightly shifted by Δf2 in the AOM 194 and having the frequency f20 (= f2 + Δf2).
(F20, H).
【0100】またPBS124を反射した光L(f2,
V)は、周波数f2がAOM193でΔf2aだけ僅か
に周波数シフトされ、周波数f21(=f2+Δf2
a)の光L(f21,V)となる。The light L (f2,
V), the frequency f2 is slightly shifted by Δf2a in the AOM 193, and the frequency f21 (= f2 + Δf2
The light L of (a) becomes (f21, V).
【0101】このとき周波数シフトされた2つの光L
(f20,H)と光L(f21,V)は、PBS124
の消光比やAOMの歪みのために僅かに楕円偏光の光と
なっている。At this time, the two lights L frequency-shifted
(F20, H) and the light L (f21, V)
The light is slightly elliptically polarized light due to the extinction ratio and AOM distortion.
【0102】消光比の良い偏光子204は紙面に平行な
偏光方位の光のみを透過するように設置され、また消光
比の良い偏光子205は紙面に垂直な偏光方位の光のみ
を透過するように設置されているので、それぞれ偏光子
204、205を透過した光は偏光度のよい直線偏光の
光となり、周波数f20の紙面に平行な偏光方位の光
と、周波数f21の紙面に垂直な偏光方位の光、それぞ
れ光L(f20,H)と光L(f21,V)となる。2
つの光はPBS125でほぼ同軸にされ、BS111で
光の一部を反射される。The polarizer 204 having a good extinction ratio is installed so as to transmit only light having a polarization direction parallel to the plane of the drawing, and the polarizer 205 having a good extinction ratio transmits only light having a polarization direction perpendicular to the drawing. The light transmitted through the polarizers 204 and 205 becomes linearly polarized light having a good degree of polarization, and has a polarization direction parallel to the plane of the frequency f20 and a polarization direction perpendicular to the plane of the frequency f21. , Light L (f20, H) and light L (f21, V), respectively. 2
The two lights are made substantially coaxial by the PBS 125 and a part of the light is reflected by the BS 111.
【0103】BS111で反射された光は偏光子212
を透過し、検出器604に入射する。偏光子212の偏
光方位は2つの光の偏光方位に対し45度傾いているた
め、偏光子212を透過した光は干渉し、検出器604
で光電変換されその周波数差(=Δf2−Δf2a)に
等しいビートシグナルを参照信号として出力する。The light reflected by BS 111 is a polarizer 212
And enters the detector 604. Since the polarization direction of the polarizer 212 is inclined by 45 degrees with respect to the polarization directions of the two lights, the light transmitted through the polarizer 212 interferes with the detector 604.
And outputs a beat signal equal to the frequency difference (= Δf2−Δf2a) as a reference signal.
【0104】BS111を透過した光はミラーで光路を
折り曲げられた後にDM132に入射する。DM132
は、周波数f20、f21の光を反射する特性を持って
いるので、そこで反射され、先述の周波数f10および
周波数f11の光、即ち光L(f10,H)、光L(f
11,V)とほぼ同軸に結合され、光波変調装置403
を射出する。The light transmitted through the BS 111 enters the DM 132 after the optical path is bent by a mirror. DM132
Has the characteristic of reflecting the light of the frequencies f20 and f21, and is reflected there, and the light of the frequencies f10 and f11 described above, that is, the light L (f10, H) and the light L (f
11, V) and substantially coaxially with the lightwave modulator 403.
Inject
【0105】このようにして、偏光度が高い直線偏光の
光を供給し、かつ2つの直交する2周波数を持った光を
発生する光波変調装置が実現される。In this way, a light wave modulator which supplies linearly polarized light having a high degree of polarization and generates light having two orthogonal two frequencies is realized.
【0106】図6を参照して、本発明の第5の実施の形
態である光波干渉測定装置を説明する。この光波干渉測
定装置502は図4の実施の形態と同様にヘテロダイン
式干渉測長機であり、この装置には図5の光波変調装置
403が用いられている。Referring to FIG. 6, a description will be given of an optical interference measuring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention. This light wave interference measuring device 502 is a heterodyne interferometer as in the embodiment of FIG. 4, and the light wave modulator 403 of FIG. 5 is used for this device.
【0107】本実施の形態の光波干渉測定装置502
は、移動鏡変位測定を周波数f2の光で測定するところ
と、PBSが3段構成になっているところと、各光路を
光がそれぞれ2往復するところが第3の実施の形態と異
なっている。Lightwave interference measuring apparatus 502 of the present embodiment
The third embodiment is different from the third embodiment in that the displacement of the movable mirror is measured with light having a frequency f2, the PBS has a three-stage configuration, and the light travels twice in each optical path.
【0108】図6において、本実施の形態の光波干渉測
定装置502は、先述のように第3光である周波数f1
0と第5光である周波数f20の紙面に平行な偏光方位
の光、及び第4光である周波数f11と第6光である周
波数f21の紙面に垂直な偏光方位の光を同軸で射出す
る光波変調装置403を備える。In FIG. 6, the light wave interference measuring apparatus 502 of the present embodiment has the third light frequency f1 as described above.
Light waves that coaxially emit 0 and fifth light having a polarization direction parallel to the paper surface of a frequency f20, and fourth light being a light having a polarization direction perpendicular to the paper surface of a frequency f11 and a sixth light being a frequency f21. A modulation device 403 is provided.
【0109】光波変調装置403から射出されたこれら
の光の光路上には、入射する偏光方位に応じて分離する
PBS126が、反射面を光路にほぼ45度の角度をも
って配置され、紙面に平行な偏光方位の光を透過して測
長光路MP2に導き、紙面に垂直な偏光方位の光を反射
して参照光路RP2に入射するように構成されている。On the optical path of these lights emitted from the light wave modulator 403, a PBS 126 for separating the light in accordance with the incident polarization direction is disposed with the reflection surface at an angle of approximately 45 degrees in the optical path, and is parallel to the paper. The light of the polarization direction is transmitted and guided to the length measuring optical path MP2, and the light of the polarization direction perpendicular to the paper is reflected and incident on the reference optical path RP2.
【0110】参照光路RP2に入射した光の光路上に
は、波長板153が配置され、さらにその先の光路上に
は固定鏡171が配置されている。本実施の形態では、
固定鏡171は平面鏡である。ここでほぼ同軸に反射さ
れた光が、再び波長板153を透過するように固定鏡1
71の反射面は光路に直交するように配置されている。
ここで波長板153は1/4波長板である。A wavelength plate 153 is disposed on the optical path of the light incident on the reference optical path RP2, and a fixed mirror 171 is disposed on the optical path beyond the wavelength plate 153. In the present embodiment,
The fixed mirror 171 is a plane mirror. Here, the fixed mirror 1 is set so that the light reflected substantially coaxially passes through the wave plate 153 again.
The reflection surface 71 is disposed so as to be orthogonal to the optical path.
Here, the wave plate 153 is a quarter wave plate.
【0111】以上の構成部分は次のように作用する。光
波変調装置403からは、光L(f10,H)と光L
(f20,H)、及び光L(f11,V)と光L(f2
1,V)が同軸で射出される。これらの光は、それぞれ
の偏光方位に応じてPBS126で分離される。即ち、
周波数f10および周波数f20の紙面に平行な偏光方
位の光L(f10,H)と光L(f20,H)はPBS
126をそのまま透過して測長光路MP2に入射し、周
波数f11および周波数f21の紙面に垂直な偏光方位
の光L(f11,V)と光L(f21,V)はPBS1
26で反射されて参照光路RP2に入射する。The above components operate as follows. The light L (f10, H) and the light L
(F20, H), and light L (f11, V) and light L (f2
1, V) are emitted coaxially. These lights are separated by the PBS 126 according to the respective polarization directions. That is,
The light L (f10, H) and the light L (f20, H) having the polarization direction parallel to the paper surface of the frequency f10 and the frequency f20 are PBS.
The light L (f11, V) and the light L (f21, V) having the polarization direction perpendicular to the plane of the drawing at the frequency f11 and the frequency f21 are transmitted through the PBS 1
The light is reflected by 26 and enters the reference optical path RP2.
【0112】参照光路RP2に入射した紙面に垂直な偏
光方位の光は、波長板153を透過し固定鏡171でほ
ぼ同軸に反射され、再び波長板153を透過する。ここ
で波長板153は1/4波長板であるので、波長板を2
回通過することで偏光方位が回転し紙面に平行な偏光方
位の光となる。The light having a polarization direction perpendicular to the plane of the drawing, which has entered the reference optical path RP2, passes through the wave plate 153, is reflected almost coaxially by the fixed mirror 171 and passes through the wave plate 153 again. Here, since the wave plate 153 is a 波長 wave plate, the wave plate
The light passes through the light once, and the polarization direction is rotated, so that the light is polarized in a direction parallel to the plane of the drawing.
【0113】さらに構成を説明する。このようにして、
紙面に平行な偏光方位となった周波数f11および周波
数f21の光、それぞれ光L(f11,H)と光L(f
21,H)がPBS126を透過する方向にはPBS1
27が、その反射面が光路にほぼ45度の角度をなすよ
うに配置され、紙面に平行な偏光方位の光を透過するよ
うになっている。The structure will be further described. In this way,
Light of frequency f11 and light of frequency f21 having polarization directions parallel to the paper, light L (f11, H) and light L (f
21, H) in the direction in which PBS1 passes through PBS126.
27 is arranged such that its reflection surface forms an angle of approximately 45 degrees with the optical path, and transmits light having a polarization direction parallel to the paper surface.
【0114】このようにPBS127を透過する方向の
光路上には、コーナーキューブであるCCP180が、
光路をずらし元来た方向に反射するように配置されてい
る。Thus, on the optical path in the direction of transmission through the PBS 127, the CCP 180, which is a corner cube,
The optical path is shifted so that the light is reflected in the original direction.
【0115】以上の構成の作用は次の通りである。紙面
に平行な偏光方位の光L(f11,H)と光L(f2
1,H)は、PBS126、127を透過し、CCP1
80で光路をずらされ、再びPBS127、126を透
過して参照光路RP2に入射する。その後波長板15
3、固定鏡171、波長板153の作用により再び偏光
方位を回転させられ紙面に垂直な偏光方位の光L(f1
1,V)、L(f21,V)となる。この紙面に垂直な
偏光方位の光はPBS126で反射される。The operation of the above configuration is as follows. The light L (f11, H) and the light L (f2) having polarization directions parallel to the paper surface are shown.
1, H) penetrates PBS 126, 127 and CCP1
The optical path is shifted at 80 and again passes through the PBS 127 and 126 and enters the reference optical path RP2. Then the wave plate 15
3, the polarization direction is rotated again by the action of the fixed mirror 171 and the wave plate 153, and the light L (f1
1, V) and L (f21, V). The light having the polarization direction perpendicular to the paper is reflected by the PBS 126.
【0116】その反射光の光路上には、DM142が、
光路に対して反射面が約45度の角度をなして配置され
ており、前記反射光はこのDM142に入射する。この
DM142は周波数f10および周波数f11の光とそ
の近傍の周波数の光を全て反射し、周波数f20および
周波数f21の光とその近傍の周波数の光の一部を反射
する特性を有するものである。DM142の透過光の光
路上にはミラーが配置されており、光路を後述のPBS
129に入射するように構成されている。また、DM1
42の反射光の光路上にはSHG変換素子230と検出
器602が配置されている。On the optical path of the reflected light, the DM 142
The reflecting surface is arranged at an angle of about 45 degrees with respect to the optical path, and the reflected light enters the DM 142. The DM 142 has a characteristic of reflecting all the light having the frequency f10 and the frequency f11 and the light having the frequency in the vicinity thereof, and reflecting the light having the frequency f20 and the frequency f21 and a part of the light having the frequency in the vicinity thereof. A mirror is arranged on the optical path of the transmitted light of the DM 142, and the optical path is changed to a PBS described later.
129. Also, DM1
An SHG conversion element 230 and a detector 602 are arranged on the optical path of the reflected light at 42.
【0117】一方、測長光路MP2に入射した紙面に平
行な偏光方位の光の光路上には、波長板154が配置さ
れている。その先には、位置を計測されるべきステージ
251に取り付けられた移動鏡161があり、この移動
鏡161は本実施の形態では平面鏡であり、反射光を先
の入射光とほぼ同軸で同方向に反射し、その光は再び波
長板154を透過するように配置されている。ここで波
長板154は1/4波長板である。On the other hand, a wavelength plate 154 is arranged on the optical path of light having a polarization direction parallel to the plane of the paper incident on the length measuring optical path MP2. A movable mirror 161 attached to the stage 251 whose position is to be measured is located ahead of the movable mirror 161. The movable mirror 161 is a plane mirror in the present embodiment, and reflects reflected light substantially coaxially with the incident light in the same direction. , And the light is arranged to pass through the wave plate 154 again. Here, the wave plate 154 is a quarter wave plate.
【0118】このような構成部分は次のように作用す
る。測長光路MP2に入射した紙面に平行な偏光方位の
光、即ち光L(f10,H)と光L(f20,H)は、
波長板154を透過し移動鏡161でほぼ同軸に反射さ
れ、再び波長板154を透過する。波長板154は1/
4波長板であるので、これを2回通過することで偏光方
位が回転し紙面に垂直な偏光方位の光となる。The above components operate as follows. Light having a polarization direction parallel to the paper surface, that is, light L (f10, H) and light L (f20, H) incident on the length measurement optical path MP2 are
The light passes through the wave plate 154, is substantially coaxially reflected by the movable mirror 161, and passes through the wave plate 154 again. Wave plate 154 is 1 /
Since it is a four-wavelength plate, the light passes through this plate twice to rotate the polarization direction, and becomes light with a polarization direction perpendicular to the paper surface.
【0119】紙面に垂直な偏光方位となった周波数f1
0および周波数f20の光、それぞれ光L(f10,
V)、光L(f20,V)は、PBS126、127で
反射される。Frequency f1 at which the polarization direction is perpendicular to the paper surface
0 and the light of the frequency f20, the light L (f10,
V) and light L (f20, V) are reflected by the PBSs 126 and 127.
【0120】このようにしてPBS127で反射される
光の光路上には、PBS128が反射面を光路に対して
約45度の角度をもって配置されており、その反射光の
光路上にはCCP181が、光路をずらし元来た方向に
反射するように配置されている。On the optical path of the light reflected by the PBS 127 in this way, the PBS 128 is arranged with the reflection surface at an angle of about 45 degrees with respect to the optical path, and the CCP 181 is placed on the optical path of the reflected light. The optical path is shifted so that the light is reflected in the original direction.
【0121】先述したようにPBS126、127で反
射された、紙面に垂直な偏光方位の周波数f10および
周波数f20の光L(f10,V)、光L(f20,
V)は、さらにPBS128で反射され、CCP181
で光路をずらされ、PBS128、127、126で反
射され、測長光路MP2に入射する。As described above, the light L (f10, V) and the light L (f20, V) having the frequency f10 and the frequency f20 in the polarization direction perpendicular to the paper surface reflected by the PBSs 126 and 127.
V) is further reflected by the PBS 128 and the CCP181
The optical path is shifted by, reflected by the PBSs 128, 127 and 126, and enters the length measuring optical path MP2.
【0122】その後、波長板154、移動鏡161、波
長板154の作用により再び偏光方位を回転させられ紙
面に平行な偏光方位の光L(f10,H)、光L(f2
0,H)となる。この紙面に平行な偏光方位の光はPB
S126を透過して、DM142に入射する。DM14
2の反射方向の光路上には、SHG変換素子231と検
出器603が配置されている。Then, the polarization direction is rotated again by the action of the wavelength plate 154, the moving mirror 161, and the wavelength plate 154, and the light L (f10, H) and the light L (f2) having the polarization direction parallel to the paper surface are obtained.
0, H). The light with the polarization direction parallel to this paper is PB
The light passes through S126 and enters the DM 142. DM14
The SHG conversion element 231 and the detector 603 are arranged on the optical path in the reflection direction of No. 2.
【0123】DM142は、その特性にしたがって周波
数f10の光L(f10,H)を全て反射し、周波数f
20の光L(f20,H)の一部を反射する。その透過
方向の光路上には、PBS129と偏光子213と検出
器605がこの順で配置されている。偏光子213は、
偏光方位が入射する光の偏光方位とは45度傾いて設置
されている。The DM 142 reflects all the light L (f10, H) of the frequency f10 according to the characteristic, and
Part 20 of the light L (f20, H) is reflected. On the optical path in the transmission direction, the PBS 129, the polarizer 213, and the detector 605 are arranged in this order. The polarizer 213 is
The polarization direction is set at an angle of 45 degrees with the polarization direction of the incident light.
【0124】以下作用を説明する。DM142を、その
特性にしたがって透過した周波数f20、f21の光L
(f20,H)、光L(f21,V)はPBS129で
ほぼ同軸にされ、偏光子213を透過して検出器605
に入射する。The operation will be described below. Light L of frequencies f20 and f21 transmitted through DM 142 according to its characteristics
(F20, H) and the light L (f21, V) are made substantially coaxial with the PBS 129, transmitted through the polarizer 213, and detected by the detector 605.
Incident on.
【0125】偏光子213は周波数f20および周波数
f21の光の偏光方位とは45度傾いて設置されている
ため、偏光子213を透過した光は干渉し、その干渉光
は検出器605で光電変換されその周波数差(=Δf2
−Δf2a)のビートシグナルを移動鏡変位測定の測長
信号として、演算装置701に入力される。Since the polarizer 213 is installed at an angle of 45 degrees with respect to the polarization direction of the light of the frequency f20 and the frequency f21, the light transmitted through the polarizer 213 interferes, and the interference light is photoelectrically converted by the detector 605. And the frequency difference (= Δf2
The beat signal of -Δf2a) is input to the arithmetic unit 701 as a length measurement signal for moving mirror displacement measurement.
【0126】DM142で反射された周波数f10の光
と周波数f20の残りの光L(f10,H)、光L(f
20,H)はSHG変換素子231に入射し、SHG変
換素子231で周波数f10の光L(f10,H)の一
部がSHG変換されて周波数f10a(=2・f10)
の第二高調波の光となる。The light of frequency f10 reflected by the DM 142 and the remaining light L (f10, H) and light L (f
20, H) enters the SHG conversion element 231, and a part of the light L (f10, H) having the frequency f10 is SHG-converted by the SHG conversion element 231 to generate the frequency f10a (= 2 · f10).
Of the second harmonic.
【0127】また周波数f20の光L(f20,H)は
SHG変換素子231をそのまま透過する。SHG変換
された周波数f10aの光と周波数f20の光は干渉
し、干渉光は検出器603で光電変換されその周波数差
(=2×Δf1−Δf2)に等しいビートシグナルを屈
折率変動測定の測定信号として演算装置701に入力さ
れる。The light L (f20, H) having the frequency f20 passes through the SHG conversion element 231 as it is. The SHG-converted light having the frequency f10a and the light having the frequency f20 interfere with each other, the interference light is photoelectrically converted by the detector 603, and a beat signal equal to the frequency difference (= 2 × Δf1-Δf2) is measured as a measurement signal for refractive index fluctuation measurement. Is input to the arithmetic unit 701.
【0128】同様にDM142で反射された周波数f1
1の光L(f11,V)と周波数f21の残りの光L
(f21,V)はSHG変換素子230に入射し、SH
G変換素子230で周波数f11の光L(f11,V)
の一部がSHG変換されて周波数f11a(=2・f1
1)の第二高調波の光となる。また周波数f21の光L
(f21,V)はSHG変換素子230をそのまま透過
する。Similarly, the frequency f1 reflected by the DM 142
1 light L (f11, V) and the remaining light L at frequency f21
(F21, V) enters the SHG conversion element 230,
Light L (f11, V) of frequency f11 by G conversion element 230
Is subjected to SHG conversion to obtain a frequency f11a (= 2 · f1).
It becomes the second harmonic light of 1). In addition, light L of frequency f21
(F21, V) passes through the SHG conversion element 230 as it is.
【0129】SHG変換された周波数f11aの光と周
波数f20の光は干渉し、干渉光は検出器602で光電
変換されその周波数差(=2×Δf1a−Δf2a)に
等しいビートシグナルを屈折率変動測定の参照信号とし
て出力され演算装置701に入力される。The SHG-converted light having the frequency f11a and the light having the frequency f20 interfere with each other, the interference light is photoelectrically converted by the detector 602, and a beat signal having a frequency difference (= 2 × Δf1a-Δf2a) is measured. And input to the arithmetic unit 701.
【0130】演算装置701は、光波変調装置403の
検出器604(図5)からの移動鏡変位測定の参照信号
と、検出器605からの移動鏡変位測定の測長信号の位
相変化を測定し、移動鏡の変位ΔD(f2)を計算す
る。The arithmetic unit 701 measures the phase change of the reference signal for measuring the displacement of the moving mirror from the detector 604 (FIG. 5) of the light wave modulator 403 and the phase change of the length measurement signal for measuring the displacement of the moving mirror from the detector 605. , The displacement ΔD (f2) of the moving mirror is calculated.
【0131】また検出器602、603からの屈折率変
動測定の参照信号および測定信号の位相変化から、各周
波数による移動鏡変位の差{ΔD(f2)−ΔD(f
1)}を求める。Further, based on the phase change of the reference signal and the measurement signal of the refractive index fluctuation measurement from the detectors 602 and 603, the difference 移動 ΔD (f2) −ΔD (f
1) Find}.
【0132】ここで、移動鏡変位測定を周波数f20お
よびf21の光で行うため、(式5)は以下のように表
現できる。Here, since the displacement of the moving mirror is measured with the light of frequencies f20 and f21, (Equation 5) can be expressed as follows.
【0133】 ただし、A=F(fc)/{F(fb)−F(fc)} 上式で周波数fbは周波数f1に対応し、周波数fcは
周波数f2に対応している。この(式6)を使って、移
動鏡の真の変位ΔDを求める。これにより、光波射出装
置から射出される光の偏光が楕円偏光になることに起因
する(光源部起因の)非線形誤差による屈折率変動の測
定誤差を低減した、高精度な変位計測を行える光波干渉
測定装置が得られる。[0133] Here, A = F (fc) / {F (fb) -F (fc)} In the above equation, the frequency fb corresponds to the frequency f1, and the frequency fc corresponds to the frequency f2. Using this (Equation 6), the true displacement ΔD of the movable mirror is obtained. As a result, light wave interference that can perform high-precision displacement measurement with reduced measurement error of refractive index fluctuation due to non-linear error (caused by the light source unit) caused by polarization of light emitted from the light wave emission device becoming elliptically polarized light. A measuring device is obtained.
【0134】上記光波干渉測定装置の第5の実施の形態
では移動鏡161の変位計測を周波数f2の光を使って
行なっているが、原理的には他の周波数f1の光で行な
っても良い。In the fifth embodiment of the optical interference measuring apparatus, the displacement of the movable mirror 161 is measured by using light of frequency f2, but may be measured by light of another frequency f1 in principle. .
【0135】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。The above is the embodiment of the light wave modulator of the present invention and the embodiment in which the light wave modulator is applied to a heterodyne interferometer. Further, the present invention can be applied to various light wave interference measuring devices other than the length measuring machine.
【0136】さらに図8を参照して、本発明の第6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
ーンが投影される基板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160が取り付
けられている。Referring to FIG. 8, an exposure apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described. The exposure apparatus 800 according to the present embodiment includes an interferometer 501, which is the optical interference measuring apparatus described in the above embodiment, and a substrate stage 250 on which a substrate W on which a pattern of a reticle R is projected.
The movable mirror 160 is attached to the substrate stage 250.
【0137】さらに詳細に説明すれば、図8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。More specifically, as shown in FIG. 8, a projection optical system PL, a reticle stage 802 for holding a reticle R on which a pattern is formed, and a substrate W on which the pattern is to be projected are held on the surface. Substrate stage 2
50. The pattern surface of the reticle R and the surface of the substrate W are conjugate with respect to the projection optical system PL. Reticle R is uniformly illuminated by illumination optical system 801.
【0138】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160が取り付けられており、
固定鏡170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。The substrate stage 250 has an interferometer 50
1 is installed. That is, the movable mirror 160 of the interferometer 501 is attached to the substrate stage 250,
Fixed mirror 170 is provided to be fixed relatively to projection optical system PL.
【0139】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。A driving device 804 for driving the substrate stage 250 is attached to the substrate stage 250.
4 is electrically connected to the driving device 804.
【0140】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。The length measurement signal from the interferometer 501 is sent to the control device 806, and the control signal from the control device 806 is sent to the drive device 804 to control the position of the substrate stage 250.
【0141】図8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。FIG. 8 shows an interferometer 501 and a driving device 8.
In FIG. 4, only one pair for measuring and driving the substrate stage 250 in one direction is shown, but typically, another pair of interferometers for driving the substrate stage 250 in a direction perpendicular thereto is used. A device is provided.
【0142】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160’が取り付けられており、
固定鏡170’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。Similarly, an interferometer 501 ′ having the same structure as the interferometer 501 is installed on the reticle stage 802. That is, the movable mirror 160 ′ of the interferometer 501 ′ is attached to the reticle stage 802,
A fixed mirror 170 'is provided to be fixed relatively to the illumination optical system 801 or the projection optical system PL.
【0143】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。The reticle stage 802 is provided with a driving device 805 for driving the reticle stage 802, and the driving device 805 is electrically connected to the control device 806. The control device 806 also controls the position of the reticle stage 802. The length measurement signal from the interferometer 501 'is sent to the control device 806, and the control signal from the control device 806 is sent to the drive device 805 to control the position of the reticle stage 802.
【0144】図8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。FIG. 8 shows the case where the interferometer 501 is used, but it goes without saying that the interferometer 502 may be used.
【0145】以上説明したように、本発明の実施の形態
によれば、光源の消光比やAOMの歪みなどにより生じ
た楕円偏光の光を、消光比の高い偏光子により直線偏光
の光のみとできる光波変調装置が得られる。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
渉測長機に適用することで、非線形誤差による測定誤差
を低減することができ、より高精度に測定を行なうこと
ができる光波干渉測定装置が得られる。また、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露光装置
が得られる。As described above, according to the embodiment of the present invention, the elliptically polarized light generated by the extinction ratio of the light source or the distortion of the AOM is converted into only the linearly polarized light by the polarizer having a high extinction ratio. A light wave modulator that can be obtained is obtained. In addition, by applying the light wave modulation device according to the embodiment of the present invention to a heterodyne interferometer, measurement errors due to non-linear errors can be reduced, and light wave interference measurement can be performed with higher accuracy. A device is obtained. Further, an exposure apparatus capable of projecting a fine pattern on the reticle R onto a substrate W such as a wafer and manufacturing a highly integrated device can be obtained.
【0146】[0146]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、透過する
光を直線偏光の光にする偏光子を設けたので、偏光度の
高い直線偏光の光を発生する光波変調装置と、そのよう
な光波変調装置を備える光波干渉測定装置及びそのよう
な光波干渉測定装置を備える露光装置を提供することが
可能である。このようにして、楕円偏光による非線形誤
差の測定精度への影響を低減できる。As described above, according to the present invention, since a polarizer for converting transmitted light into linearly polarized light is provided, a light wave modulator for generating linearly polarized light having a high degree of polarization, and such a light modulator. It is possible to provide a light wave interference measurement device provided with a simple light wave modulation device and an exposure device provided with such a light wave interference measurement device. In this manner, the influence of the elliptically polarized light on the non-linear error on the measurement accuracy can be reduced.
【図1】本発明の第1の実施の形態である光波変調装置
の構成を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a lightwave modulation device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施の形態である光波変調装置
の構成を示す概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a lightwave modulation device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の光波変調装置の実施の形態に用いるこ
とできる光源部の例を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing an example of a light source unit that can be used in an embodiment of the light wave modulation device of the present invention.
【図4】本発明の第3の実施の形態である光波干渉測定
装置(ヘテロダイン干渉測長機)の構成を示す概略構成
図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of an optical interference measurement apparatus (heterodyne interferometer) according to a third embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第4の実施の形態である光波変調装置
の構成を示す概略構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a lightwave modulation device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図6】図5の光波変調装置を用いた本発明の第5の実
施の形態である光波干渉測定装置(ヘテロダイン干渉測
長機)の構成を示す概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a light wave interference measurement device (heterodyne interferometer) according to a fifth embodiment of the present invention using the light wave modulation device of FIG. 5;
【図7】従来の光波変調装置の構成を示す概略構成図で
ある。FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a conventional lightwave modulation device.
【図8】本発明の第6の実施の形態である露光装置の構
成を示す概略構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a configuration of an exposure apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
110、111 ビームスプリッタ 120〜128 偏光ビームスプリッタ 130〜132 周波数結合素子 140〜142 周波数分離素子 150〜156 波長板 160、161 移動鏡 170、171 固定鏡 180、181 コーナーキューブ 190〜195 周波数シフタ 200〜205、210〜213 偏光子 230〜232 SHG変換素子 250、251 ステージ 300 光源部 350、351、360 光源 400〜403 光波変調装置 501、502 光波干渉測定装置(ヘテロダイン干渉
測長機) 600〜605 検出器 700、701 演算装置 800 露光装置 MP1、MP2 測長光路 RP1、RP2 参照光路110, 111 Beam splitter 120-128 Polarization beam splitter 130-132 Frequency coupling element 140-142 Frequency separation element 150-156 Wave plate 160, 161 Moving mirror 170, 171 Fixed mirror 180, 181 Corner cube 190-195 Frequency shifter 200- 205, 210-213 Polarizer 230-232 SHG conversion element 250, 251 Stage 300 Light source section 350, 351, 360 Light source 400-403 Light wave modulator 501, 502 Light wave interference measurement device (heterodyne interferometer) 600-605 Detection 700, 701 Computing device 800 Exposure device MP1, MP2 Measurement optical path RP1, RP2 Reference optical path
Claims (10)
記光線供給装置から供給される複数の光の周波数をそれ
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、透過する光を直線偏光に
する偏光子と;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。1. A light beam supply device that supplies a plurality of lights; a frequency modulation element that modulates a frequency of each of the plurality of lights supplied from the light beam supply device; and a light modulation device provided in an optical path on an emission side of the frequency modulation device. A light polarizer for converting transmitted light into linearly polarized light; and coupling means for coupling a plurality of lights modulated by the frequency modulation element to substantially the same optical path.
と;前記光源から射出される光を分離して前記複数の光
を発生させる光分離手段とを備えることを特徴とする;
請求項1に記載の光波変調装置。2. The light beam supply device comprises: a light source for emitting light; and a light separating unit for separating the light emitted from the light source to generate the plurality of lights.
The light wave modulation device according to claim 1.
あることを特徴とする、請求項1または請求項2のいず
れかに記載の光波変調装置。3. The light wave modulation device according to claim 1, wherein the frequency modulation device is an acousto-optic device.
とを特徴とする;請求項1乃至請求項3のいずれか一項
に記載の光波変調装置。4. The light wave modulation device according to claim 1, wherein frequencies of the plurality of lights are different from each other.
の光波変調装置と;前記ほぼ同一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;前記参照光路及び前記測長光路を通った
前記複数の光を干渉させて受光する受光部とを備えるこ
とを特徴とする;光波干渉測定装置。5. The light wave modulation device according to claim 1, wherein the light wave modulation device is provided on the substantially same optical path,
A beam splitter for separating the optical path into a measurement optical path and a reference optical path; a fixed mirror provided on the reference optical path; and a movable mirror provided on the measurement optical path and moving relatively to the fixed mirror. A light-receiving unit that interferes with and receives the plurality of lights passing through the reference light path and the length-measuring light path;
用光を供給する測長光供給装置と;前記測長用光供給装
置により供給される測長用光と、前記測長用光と前記光
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、前記測定光路を通った
前記複数の光を干渉させて受光する第2の受光部とを備
え;前記第1の受光部からの測長信号の気体の屈折率変
動に基づく誤差成分を前記第2の受光部からの測定信号
を用いて補正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。6. The light wave modulation device according to claim 4, a length measurement light supply device for supplying a length measurement light, a length measurement light supplied by the length measurement light supply device, and the length measurement. The light wave modulation device and the length measuring light supply device are arranged such that the light for use and the light coupled to the same light path by the coupling means in the light wave modulation device are on a common light path, A beam splitter that separates the optical path into a measurement optical path and a reference optical path; a fixed mirror provided on the reference optical path; a movable mirror provided on the measurement optical path and relatively moved with respect to the fixed mirror; A first light receiving unit that interferes with and receives the length measurement light that has passed through the reference light path and the measurement light path; and the plurality of lights that have passed through the measurement light path and have been coupled to the same light path by the coupling unit. A second light receiving section for receiving light by causing interference with the first light receiving section; An error component of the length measurement signal from the unit based on a change in the refractive index of the gas is corrected using the measurement signal from the second light receiving unit;
Light wave interference measurement device.
光波変調装置から射出され、気体の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で、少なくと
も前記異なる光のうちの一つを他方の光とほぼ同一周波
数に変換する周波数変換部材と;前記周波数変換部材で
変換された光と前記他方の光とを干渉させて受光する第
2の受光部と;前記参照光路及び測定光路の気体の屈折
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。7. The light wave modulation device according to claim 4, wherein the light wave light emitted from the light wave modulation device and having a plurality of different frequencies passing through an optical path for detecting a change in the refractive index of gas is selected from among at least the different lights. A frequency converting member for converting one of the two to substantially the same frequency as the other light; a second light receiving portion for receiving the light converted by the frequency converting member and the other light so as to interfere with each other; And a calculating means for calculating a change in the refractive index of the gas in the measurement optical path; a light wave interference measurement device.
波数を有する第2光とを供給する光線供給装置と;前記
第1光を第3光と第4光とに分離する第1の光分離手段
と;前記第3光の周波数を変調する第1周波数変調素子
と;前記第4光の周波数を変調する第2周波数変調素子
と;前記第1と第2周波数変調素子の射出側の光路中に
それぞれ設けられた、透過する光を直線偏光にする偏光
子と;前記第2光を第5光と第6光とに分離する第2の
光分離手段と;前記第5光の周波数を変調する第3周波
数変調素子と;前記第6光の周波数を変調する第4周波
数変調素子と;前記第3と第4周波数変調素子の射出側
の光路中にそれぞれ設けられた、透過する光を直線偏光
にする偏光子と;前記第1の周波数変調素子で変調され
た光と前記第2の周波数変調素子で変調された光とをほ
ぼ同一の光路に結合する第1の結合手段と;前記第3の
周波数変調素子で変調された光と前記第4の周波数変調
素子で変調された光とをほぼ同一の光路に結合する第2
の結合手段と;前記第1の結合手段で結合された光と前
記第2の結合手段で結合された光とをほぼ同一の光路に
結合する第3の結合手段とを備えることを特徴とする;
光波変調装置。8. A light beam supply device for supplying a first light having a first frequency and a second light having a second frequency; and a light source for separating the first light into a third light and a fourth light. A first frequency modulation element for modulating the frequency of the third light; a second frequency modulation element for modulating the frequency of the fourth light; emission of the first and second frequency modulation elements Polarizers respectively provided in the optical paths on the side for converting transmitted light into linearly polarized light; second light separating means for separating the second light into fifth light and sixth light; and the fifth light A third frequency modulating element for modulating the frequency of the third light; a fourth frequency modulating element for modulating the frequency of the sixth light; a transmission element provided in the light path on the emission side of the third and fourth frequency modulating elements. A polarizer that converts light to be linearly polarized; light that has been modulated by the first frequency modulation element; First coupling means for coupling the light modulated by the wave number modulation element to substantially the same optical path; and the light modulated by the third frequency modulation element and the light modulated by the fourth frequency modulation element. Are coupled to almost the same optical path.
And third coupling means for coupling the light coupled by the first coupling means and the light coupled by the second coupling means into substantially the same optical path. ;
Light wave modulator.
光波変調装置から射出された光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5光と、前記参
照光路を通過した前記第6光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3
光または前記測定光路を通過した第5光のうち一方の光
を他方の光とほぼ同一周波数に周波数変換して干渉させ
る第1の周波数変換部と;前記第1の周波数変換部で干
渉した光を受光する第2の受光部と;少なくとも前記参
照光路を通過した第4光または前記参照光路を通過した
第6光のうち一方の光を他方の光とほぼ同一周波数に周
波数変換して干渉させる第2の周波数変換部と;前記第
2の周波数変換部で干渉した光を受光する第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、
前記測定光路と前記参照光路中の気体の屈折率変動を補
正し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。9. The light wave modulation device according to claim 8, a beam splitter provided on an optical path of light emitted from the light wave modulation device, and separating the light path into a measurement light path and a reference light path; A fixed mirror provided on the optical path; a movable mirror provided on the measuring optical path and moving relatively to the fixed mirror; a fifth light passing through the measuring optical path, and passing through the reference optical path A first light receiving unit that receives light by causing interference with the sixth light; and a third light receiving unit that has passed at least the measurement light path.
A first frequency conversion unit that frequency-converts one of the light or the fifth light that has passed through the measurement optical path to substantially the same frequency as the other light to cause interference; and the light that has interfered with the first frequency conversion unit. A second light receiving unit for receiving light; at least one of the fourth light passing through the reference light path or the sixth light passing through the reference light path is frequency-converted to substantially the same frequency as the other light to cause interference. A second frequency conversion unit; a third light reception unit for receiving light that has interfered with the second frequency conversion unit; a measurement signal from the first light reception unit; Using the measurement signal obtained from the light receiving unit,
A light wave interference measurement apparatus configured to correct the refractive index fluctuation of gas in the measurement optical path and the reference optical path to detect the displacement of the movable mirror.
いずれかに記載の光波干渉測定装置と;パターンを露光
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。10. A light wave interference measuring apparatus according to claim 5, further comprising: a substrate stage on which a substrate for exposing a pattern is placed; and said movable mirror mounted on said substrate stage. The exposure apparatus.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10044520A JPH11230712A (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Optical wave modulator, optical wave interference measuring equipment and aligner |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10044520A JPH11230712A (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Optical wave modulator, optical wave interference measuring equipment and aligner |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11230712A true JPH11230712A (en) | 1999-08-27 |
Family
ID=12693825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10044520A Pending JPH11230712A (en) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | Optical wave modulator, optical wave interference measuring equipment and aligner |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11230712A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016223973A (en) * | 2015-06-02 | 2016-12-28 | 株式会社小野測器 | Laser beam combining/branching device and laser measurement device |
-
1998
- 1998-02-10 JP JP10044520A patent/JPH11230712A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2016223973A (en) * | 2015-06-02 | 2016-12-28 | 株式会社小野測器 | Laser beam combining/branching device and laser measurement device |
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