JP3474002B2 - 光波干渉測長装置 - Google Patents
光波干渉測長装置Info
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Description
えば超LSI(VLSI:超大規模集積回路)を製造す
る為の製造装置、或は光子エネルギビーム加工装置等の
超精密加工装置、更にはこれら各種装置に組み込まれる
超精密測定装置等に付設される。そして、これらの装置
に設けられた移動台等の微動部材を、所望量だけ正確に
移動させるべく制御したり、或は上記微動部材の移動量
を正確に検出する為に利用する。 【0002】 【従来の技術】近年に於ける高度先端技術製品の出現に
伴い、超精密加工の必要性が高まっている。例えば、マ
イクロコンピュータ等の電子機器には、IC(集積回
路)やLSI(大規模集積回路)、更には超LSIが広
く使用される様になっている。これらICやLSI、超
LSIを製造する場合、例えば100mm径の半導体ウエ
ハに数千から数万個の微小な回路素子を造り込む。従っ
て、これらLSI等を製造する場合、上記半導体ウエハ
の位置決めを、nm(10-9m)のオーダーの精度で正
確に行う必要がある。又、上記LSI等のマスクのピッ
チ等を、やはり上記精度で正確に測定する必要がある。 【0003】更に、上記LSI等の製造以外の分野に於
いても、例えばビデオディスクの製造、ボールベアリン
グの製造、ダイヤモンド単結晶の単刃バイトによる鏡面
切削加工等、極めて高い加工精度が要求されるものが存
在する。これら極めて高い加工精度を要求される製造物
や被加工物に於いては、やはり超精密な位置決めを要求
される。そして、上記加工精度を更に向上させるべく、
上記製造物や被加工物の位置決めを上記nmのオーダー
の精度で行う事も研究され、又、実施されている。 【0004】上述した様なnmのオーダーの位置決めを
行う場合、従来は図5、或は図6に示す様な装置を用い
ていた。このうち図5は、上記LSI等の製造に係る電
子ビーム露光装置のX−Yステージ20を示している。
このX−Yステージ20は、基台22の上面にX軸方向
(図5の矢印X方向)に移動自在な第一の移動台23を
設けている。上記基台22の上面には上記X軸方向に亙
る1対の案内溝24、24を形成している。そして、こ
の案内溝24、24に上記第一の移動台23の下面に形
成した1対の突部25、25を嵌合させている。従っ
て、上記第一の移動台23は上記案内溝24、24に沿
って上記X軸方向に移動自在である。 【0005】更に、この第一の移動台23の上面には、
上記X軸と直交するY軸方向(図5の矢印Y方向)に移
動自在な第二の移動台26を設けている。上記第一の移
動台23の上面には、上記Y軸方向に亙る1対の案内溝
27、27を形成している。そして、この案内溝27、
27に上記第二の移動台26の下面に形成した1対の突
部28、28を嵌合させている。従って、第二の移動台
26は上記案内溝27、27に沿って上記Y軸方向に移
動自在である。上記第一、第二の各移動台23、26に
は、それぞれ圧電素子等から構成される駆動部材(図示
せず)を連結し、これら第一、第二の移動台23、26
を上記nmのオーダーで微動自在としている。 【0006】又、図6に示したものは、超精密工作機械
等に用いられている昇降部材21を示している。この昇
降部材21は、前記図5に示した様なX−Yステージ2
0の第二の移動台26の上面に設けた立ち壁29に、昇
降自在に設けられている。この昇降部材21には被加工
物の高さ位置を検知する為の探針等が設けられる。又、
この昇降部材21には図示しない駆動装置を連結し、昇
降部材21をやはりnmのオーダーで昇降できる様にし
ている。 【0007】上述の様に上記X−Yステージ20や昇降
部材21等、nmのオーダーで移動する部材の移動量を
測定する場合、従来は以下の様に行っていた。即ち、前
記図5に示したX−Yステージ20に於いては、第二の
移動部材26の互いに隣り合う側面に、それぞれ平面鏡
30、30を固定している。そして、これら平面鏡3
0、30を含む干渉計(図示せず)を1対設け、これら
干渉計と共にそれぞれ図示しない光源手段や検出手段等
から成る干渉測長装置によってX軸、Y軸それぞれの方
向の移動量を測定自在としている。又、前記図6に於け
る昇降部材21の昇降量を測定する場合に於いては、や
はり上記昇降部材21の下面に反射鏡31を固定する。
そして、この反射鏡31を含む干渉計32、並びに光源
手段(図示せず)や検出手段33から成る干渉測長装置
により、上記昇降部材21の昇降量を検出する様にして
いる。尚、この図6で34は、折畳式のスパイラルカバ
ー、35は、保護カバーである。これら各カバー34、
35は、光源手段から送り出された光束や、この光束が
通過する光路を保護する為に設けている。 【0008】上述した干渉測長装置としては、従来から
例えば図7に示す様な、光波干渉測長装置が知られてい
る。この図7に於いて、1は光源手段であるレーザーで
ある。このレーザー1から出射したレーザー光は単一の
周波数を有し、且つその偏光状態が直線偏光である。
尚、レーザーの種類によっては、このレーザーから出射
される光波が、単一の周波数を有するが、その偏光状態
が直線偏光でないものも存在する。この様なレーザーの
場合、このレーザーの後方にグラン・トムソン偏光プリ
ズム等の偏光子を配置し、上記レーザーとこの偏光子と
により光源手段を構成する。この偏光子の存在により、
次述するハーフビームスプリッタ2に入射する光波の偏
光状態を直線偏光とする。出射したレーザー光が単一の
周波数を有し、且つその偏光状態が直線偏光である様な
レーザー1に於いては、上記グラン・トムソン偏光プリ
ズム等の偏光子は不要であり、このレーザー1のみで光
源手段をなす。 【0009】2は半透鏡であるハーフビームスプリッタ
で、このハーフビームスプリッタ2は、上記レーザー光
を、それぞれ振幅が等しい測定光と参照光とに2分割す
る。即ち、上記レーザー光の半分は上記ハーフビームス
プリッタ2で反射し、図7の上方に向けて進む。この光
束が参照光となる。一方、上記レーザー光の残りの半分
は、上記ハーフビームスプリッタ2を透過し、直進す
る。この光束が測定光となる。 【0010】上記参照光の進行方向前方(図7の上方)
には、1/8波長板3と、固定の反射鏡であるコーナー
キューブ4とを、上記ハーフビームスプリッタ2の側か
ら順に、直列に配置している。従って、上記参照光は、
1/8波長板3を通過してコーナーキューブ4に入射す
る。そして、このコーナーキューブ4で反射して再び1
/8波長板3を通過する。上記1/8波長板3は、上記
参照光を往路及び復路の二度に亙って通過させる事によ
り、この参照光の偏光状態を円偏光とする。上記コーナ
ーキューブ4は互いに直交する3つの反射面を有してい
る。この様なコーナーキューブ4で反射し、1/8波長
板3を通過した参照光は、上記ハーフビームスプリッタ
2に入射し、更に、次述する偏光ビームスプリッタ5に
向けて進む。尚、上記1/8波長板3は、上述した様に
参照光の光路上に設ける代りに、上記測定光の光路上に
設ける事もできる。 【0011】一方、上記測定光の進行方向前方(図7の
右方)には可動鏡を設けている。この可動鏡は、例えば
前記X−Yステージ20を構成する第二の移動台26
(図5)や昇降部材21(図6)等、微動する部材に反
射鏡を固定する事により構成される。そして、上記測定
光の光路と同方向(図7の矢印A方向)に移動自在であ
る。即ち、この可動鏡が前記図5に示す平面鏡30、或
は前記図6に示す反射鏡31に相当する。この可動鏡と
しては従来からコーナーキューブ6を使用している。
尚、可動鏡として、上記コーナーキューブ6以外にも従
来から知られた反射鏡を使用する事も可能ではある。し
かしながら、上記コーナーキューブ6以外の反射鏡を使
用した場合、上記X−Yステージ20や昇降部材21の
微小な傾きの影響を受ける。他方、上記コーナーキュー
ブ6は、この様な影響を受ける事はない。この為、コー
ナーキューブ6を用いるのが一般的である。このコーナ
ーキューブ6は前記コーナーキューブ4と同様、互いに
直交する3つの反射面を有している。これら各反射面に
は偏光特性の影響を排除すべく、金属膜を蒸着させる事
が好ましい。コーナーキューブ6で反射した測定光は上
記ハーフビームスプリッタ2で反射する。この際の測定
光の偏光方向は、このハーフビームスプリッタ2に対し
45度傾いた直線偏光である。上記ハーフビームスプリ
ッタ2で反射した測定光は、上記参照光と結合し、次述
する偏光ビームスプリッタ5に入射する。 【0012】上記ハーフビームスプリッタ2の、上記コ
ーナーキューブ4と反対側(図7の下側)には、偏光ビ
ームスプリッタ5を設けている。上記偏光ビームスプリ
ッタ5に入射した光束は、この偏光ビームスプリッタ5
により干渉縞を発生する。この際、上記光束のp成分
(入射面に対して平行な成分)の干渉縞とs成分(入射
面に対して垂直な成分)の干渉縞とは、それぞれの位相
が90度異なっている。尚、偏光ビームスプリッタ5の
入射面の方向は、上記ビームスプリッタ2の入射面の方
向と一致させる事が望ましい。 【0013】上記偏光ビームスプリッタ5の後方(図7
の右方、並びに下方)には、それぞれ検出手段を構成す
る第一、第二の光電変換素子7、8を設けている。この
第一、第二の各光電変換素子7、8は、それぞれ上記p
成分の干渉縞とs成分の干渉縞との強度をそれぞれ電気
信号に変換する。次いで、これらの電気信号は、演算手
段に送られる。この演算手段としては、ワンチップマイ
コン等の演算回路、或はマイクロコンピュータやミニコ
ンピュータ(図示せず)等を使用できる。そして、この
演算手段よって上記可動鏡を構成するコーナーキューブ
6の移動量を算出する。更に、上記電気信号は、上記第
二の移動台26或は昇降部材21等の、上記可動鏡に一
体に設けられた部材が移動方向一側に向けて移動した
か、或は他側に向けて移動したかを弁別する為の基準信
号となる。又、これらの信号は、上記演算手段が、測定
分解能を向上させるべく行う演算方法の一つである内挿
分割を行う際の基準信号ともなる。 【0014】尚、上記ハーフビームスプリッタ2は、上
記レーザー光の偏光方向がこのハーフビームスプリッタ
2の入射面に対して45度の角度を有する様に配置す
る。これは、上記p成分、s成分それぞれの干渉縞のD
C成分及びコントラストを等しくし、上記演算手段に於
ける信号処理を容易にする為である。又、これと共に、
上記1/8波長板3の向きの調整を容易にする為であ
る。更に、上記ハーフビームスプリッタ2のガラス表面
には、偏光特性に基づく悪影響を避ける為、金属の薄膜
を蒸着したものが好ましく用いられる。 【0015】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光波干渉測長装置に於いては、参照光の光路
上、或は測定光の光路上に1/8波長板3を設ける事に
起因して、測定精度の低下を招く場合があり、その解決
が望まれていた。即ち、1/8波長板3は、この1/8
波長板3の進相軸の光路長と遅相軸の光路長との差が、
使用するレーザーの発振波長の1/8のものを選択す
る。しかしながら製造時の誤差により、上記差が正しく
レーザー光の波長の1/8とならない場合がある。この
様な場合、上記誤差の存在に伴い、上記p成分の干渉縞
と上記s成分の干渉縞との位相差が90度にならない。
この為、上記内挿分割を行った際に分割間隔が一定にな
らず、測定精度が悪化してしまう。この様な測定精度の
悪化を防止する為には1/8波長板3の製造誤差を極力
小さくすれば良いが、この為には製造コストが嵩んでし
まい、現実的でない。 【0016】又、上記製造誤差が測定精度に影響を与え
ない程度であっても、1/8波長板3の配置調整に起因
する誤差により、測定精度の悪化を生じる場合もある。
即ち、この1/8波長板3は、この1/8波長板3の進
相軸或は遅相軸の方向を、上記レーザー光の直線偏光の
方向に対して45度傾けた状態で配置しなければならな
い。この調整を少しでも容易にすべく、前述した様に上
記ハーフビームスプリッタ2を、上記レーザー光の偏光
方向がこのハーフビームスプリッタ2の入射面に対して
45度の角度を有する様に配置している。しかしなが
ら、この様な対策を施しても、依然としてこの調整は面
倒であり、この調整に誤差を生じた場合、上述した様に
測定精度が悪化する。 【0017】尚、上述した様な、測定光と参照光とを干
渉させ、干渉信号の明滅(干渉強度の位相)から上記可
動鏡に一体に設けられた部材の移動距離を算出する構造
の他に、ヘテロダイン干渉計と称される、1/8波長板
3を用いない構造の干渉計も従来から知られている。こ
のヘテロダイン干渉計は、ドップラー効果を利用して上
記可動鏡に一体に設けられた部材の変位量を測定するも
のである。即ち、周波数の異なる2光束をそれぞれ参照
光路及び測定光路に導き、互いに干渉させる事で生じる
ビート信号の周波数変化から上記変位量を求める。この
様な構造の干渉計を利用すれば、上述した1/8波長板
3の存在に基づく上記不都合を回避できる。しかしなが
ら、ヘテロダイン干渉計の場合、偏光状態の異なる2周
波を造る為に却って装置が複雑化し、コストがより一層
嵩んでしまう。本発明の光波干渉測長装置は、上述の様
な事情に鑑みて考えたものである。 【0018】 【課題を解決するための手段】本発明の光波干渉測長装
置は、単一周波数でその偏光状態が直線偏光である光波
を送り出す光源手段と、この光源手段から送り出された
光波を参照光と測定光とに分割する半透鏡と、測定光の
光路上に設けられ、この測定光を反射させる可動鏡と、
上記参照光を反射させると共にその偏光状態を円偏光と
する固定鏡と、上記可動鏡で反射した測定光と上記固定
鏡で反射した参照光とを干渉させる偏光ビームスプリッ
タと、この偏光ビームスプリッタにより生じる干渉縞の
光強度を電気信号に変換する検出手段と、この検出手段
により得られた電気信号に基づいて上記可動鏡に一体に
設けられた部材の移動量を算出する演算手段とを備えて
いる。 【0019】特に、本発明の光波干渉測長装置に於いて
は、上記固定鏡を、上記参照光の進行方向に対して垂直
な方向の軸を中心として所望角度回動自在な回転台と、
この回転台に固定されたプリズムとから構成している。
そして、このプリズムは、上記光波を透過自在でこの光
波の波長に於ける屈折率が1.5538以上の誘電体に
より造られ、且つ、互いに直交する第一、第二の全反射
面を有している。 【0020】 【作用】上述の様に構成される本発明の光波干渉測長装
置により、可動鏡に一体に設けられた部材の移動量を測
定する際の作用自体は、前述の従来装置と同様である。
特に、本発明の光波干渉測長装置に於いては、参照光を
反射させる固定鏡を、回転台と、この回転台に固定され
た、互いに直交する第一、第二の全反射面を有するプリ
ズムとから構成している。更に、このプリズムをなす誘
電体は、上記参照光を透過自在で、この光波の波長に於
ける屈折率が1.5538以上のものとしている。この
為、このプリズムで反射する参照光が、互いに直交する
2つの偏光間で90度の位相差を発生する様に、このプ
リズムの配置を調整する場合、上記回転台を所望角度だ
け回動させる事で行える。従って、このプリズムの調整
作業が容易となる。しかも、上記参照光の互いに直交す
る2つの偏光間での位相差を、前述した従来装置に比較
して精度良く90度とできる。この結果、上記可動鏡に
一体に設けられた部材の変位量を、容易な調整作業で精
度良く測定する事が可能になる。更に、前述した従来装
置に比較して簡易に構成できる為、装置全体の製造コス
トを低廉化する事が可能になる。 【0021】 【実施例】次に本発明の実施例に就いて説明する。尚、
本発明の光波干渉測長装置は、従来装置に於ける1/8
波長板を省略する代わりに、固定鏡に、参照光を反射さ
せると共にこの参照光の偏光状態を円偏光とする機能を
持たせ、測定前に於ける調整作業の容易化を図る事にそ
の特徴を有する。その他の構成並びに作用に就いては、
前述した従来例とほぼ同様である為、同等部分には同一
符号を付して重複する説明を省略、若しくは簡略化し、
以下、本発明の特徴部分を中心に説明する。図1〜2は
本発明の第一実施例を示している。本実施例に於いて
は、光源手段としてレーザー1を採用している。このレ
ーザー1は、単一波長を有すると共にその偏光状態を直
線偏光としたレーザー光を出射する。この様なレーザー
1の他に単一の周波数を有するが、その偏光状態が円偏
光等、直線偏光でないレーザーの場合、前述した様にグ
ラン・トムソン偏光プリズム等の偏光子を配設し、上記
レーザーとこの偏光子とにより光源手段を構成する。
尚、上記レーザーに代えて、例えば気体放電管等、他の
単一波長を有する光源を採用しても良い。但し、光源の
安定化を図ると共に小型化をなし得る為には、上記単一
の周波数を有し偏光状態が直線偏光である、半導体レー
ザー等のレーザー1を採用するのが好ましい。 【0022】更に、本実施例に於いては、上記レーザー
1から出射したレーザー光を、先ず光アイソレータ9を
通し、更に偏波面保持光ファイバー10に導波させてい
る。上記光アイソレータ9により、上記偏波面保持光フ
ァイバー10や前記ハーフビームスプリッタ2等の干渉
装置を構成する部材から、不要な戻り光が上記レーザー
1に帰還する事を防止している。更に、偏波面保持光フ
ァイバー10を用いる事により、光源手段であるレーザ
ー1を上記干渉装置部分から分離した構成としている。
この為、この干渉装置部分の容積を小さくでき、前述し
たLSI製造に係る装置や各種精密測定装置と言った機
器への組込みが容易になる。しかも、レーザー1の発生
する熱の影響を僅少にする事ができる。 【0023】上記偏波面保持光ファイバー10の後方
(図1の右方)には、1/2波長板11を設けている。
この1/2波長板11は、レーザー光を前記ハーフビー
ムスプリッタ2の入射面に対し45度傾いた直線偏光に
変換する。又、図1で36a、36bはコリメータレン
ズである。コリメータレンズ36aは、光アイソレータ
9と偏波面保持光ファイバー10との間に配置し、上記
レーザー1から出射したレーザー光を効率良く偏波面保
持光ファイバー10に導波する。又、上記コリメータレ
ンズ36bは、上記偏波面保持光ファイバー10と1/
2波長板11との間に配置し、この偏波面保持光ファイ
バー10から出射した光束を平行な光束とする。 【0024】本発明の特徴部分である固定鏡は、回転台
12とプリズム13とから構成されている。上記回転台
12は、上記参照光の進行方向に対して垂直な方向(図
1の表裏方向)の軸を中心として所望角度回動自在であ
る。この様な回転台12は、ウォーム機構により基台を
回動自在とする構成等、例えば従来知られた割出し円テ
ーブルと同様の構成を採用できる。 【0025】又、上記プリズム13は、上記参照光(レ
ーザー1から出射したレーザー光)を透過自在で、この
参照光(上記レーザー光)の波長に於ける屈折率nがn
=1.5538以上の誘電体である硝材(ガラス材)に
より造られ、互いに直交する第一、第二の全反射面1
4、15を有している。尚、プリズム13を構成する部
材は、上記硝材に限らず、石英や水晶等の結晶、或は合
成樹脂としても良い。要は、上記参照光を透過すると共
に、この参照光の波長に於ける屈折率nがn=1.55
38以上である誘電体であれば良い。 【0026】プリズム13を上述の様に構成する為、こ
のプリズム13に図1、2に示す様に入射した光束は、
第一の全反射面14と第二の全反射面15とで2度の全
反射を行う事により、p成分とs成分との位相差が90
度になる。即ち、プリズム13の上記光束の波長に於け
る屈折率nが、n=1.5538以上である場合、入射
角と位相差との関係を表す図3から分かる様に、参照光
のp成分とs成分との位相差が90度になる点が少なく
とも1つ存在する。従って、上記プリズム13を、上記
回転台12に固定し、このプリズム13の向きを回転台
12の回動により微調整すれば、上記参照光を反射する
と共にこの参照光のp成分とs成分との位相差を90度
とする事ができる。 【0027】尚、上記図3に於いて横軸は入射する光束
の入射角度(度)を、縦軸はこの光束のp成分とs成分
との位相差(度)を、それぞれ表している。又、この図
3に記載した2つの曲線ア、イのうち、曲線アは上記光
束の波長に於ける屈折率が1.5538のものの上記入
射角と位相差との関係を、曲線イは上記屈折率が1.5
538よりも大きい1.6のものの上記入射角と位相差
との関係を、それぞれ示している。これら両曲線ア、イ
のそれぞれ両端縁は、この光束が全反射する限界点であ
る。上記入射角と位相差との関係は、図示の様に放物線
状となる。そして、屈折率を1.5538以上とした場
合、この数値が大きくなるにつれて曲線は図3の上方に
移動すると共に尖鋭的になる傾向となり、位相差が90
度である直線ハと必ず交差する。 【0028】上述した様に、本発明に於いては参照光を
反射させるプリズム13が、反射後の参照光のp成分と
s成分との位相差を90度とする機能を有している。従
って、従来装置に於ける1/8波長板3(図7)を省略
できる。プリズム13の配置(向き)を、上記参照光の
p成分とs成分との間で90度の位相差を発生する様に
調整する作業は、図示しない摘みを所望量回動させる等
により上記回転台12を所望角度だけ回動させる事で容
易に行える。又、上記プリズム13の第一、第二の全反
射面14、15同士のなす角が直角から多少ずれていた
り、このプリズム13に入射する参照光が多少傾いてい
たりした等の場合でも、上記回転台13の回動によりこ
れら誤差を容易に吸収できる。更に、本発明の場合、上
記プリズム13の配置調整を正しく行なう事で、上記参
照光の互いに直交する2つの偏光間での位相差を精度良
く90度とする事ができる。従って、前記演算手段をな
す演算回路或はマイクロコンピュータ等に於いて、前記
内挿分割を行う場合、この内挿分割が精度良く行われ、
上記可動鏡(コーナーキューブ6)に一体に設けられた
部材の変位量を精度良く測定する事が可能になる。尚、
上記プリズム13を構成する硝材を、上記参照光の波長
に於ける屈折率nが、n=1.5538に近い(但しn
=1.5538を下回らない)ものを採用すれば、より
一層上記調整が容易になる。即ち、上記図3から明らか
な様に、n=1.5538に近い場合、位相の変化はな
だらかである。この為、上記屈折率に近い値の硝材等の
誘電体によりプリズム13を造る事で、上記調整を更に
容易に行える。 【0029】更に、本実施例の場合、コーナーキューブ
6で反射し、ハーフビームスプリッタ2を透過する測定
光、及び上記プリズム13で反射し、このハーフビーム
スプリッタ2で反射する参照光を反射させる表面反射鏡
16を設けている。更に、この表面反射鏡16の後方
(図1の下方)には第三の光電変換素子17を設けてい
る。従って、上記表面反射鏡16で反射した光束は、第
三の光電変換素子17に入射する。この第三の光電変換
素子17に入射する光束は、上記測定光と参照光とが結
合したものである為、上記測定光と参照光との光強度の
和が上記第三の光電変換素子16によって電気信号に変
換させられる。この様に、上記表面反射鏡16と第三の
光電変換素子17とを設けたのは、以下の理由による。
即ち、前記第一、第二の光電変換素子7、8によって得
られる信号には、測定精度に悪影響を及ぼすDC成分が
含まれている。上記第三の光電変換素子17によって得
られる電気信号はこのDC成分を取り除く為に使用す
る。即ち、上記第一、第二の光電変換素子7、8によっ
て得られたそれぞれの信号から上記第三の光電変換素子
17によって得られた信号の乗数倍を減ずる事により、
上記DC成分を取り除いた正弦波信号を得る事ができ
る。この為、上記レーザー1の強度変動、上記偏波面保
持光ファイバー10による光の変動等の影響を僅少にす
る事ができる。この様にDC成分を取り除く為の処理
は、演算手段をなすワンチップマイコン等の演算回路や
マイクロコンピュータ等が行う。 【0030】本発明の光波干渉測長装置は、上述の様に
構成される為、従来装置に於ける1/8波長板3(図
7)を省略できる。従って、従来面倒であった、この1
/8波長板3の配置方向の調整を行う必要がなくなる。
本発明に於いては参照光の偏光状態を円偏光とする機能
はプリズム13に持たせているが、このプリズム13の
配置方向を調整する作業は、図示しない摘み等を所望量
だけ回動させる等により回転台12を所望量だけ回動さ
せる事で容易に行える。しかも、参照光のp成分とs成
分との位相量は精度良く90度となる為、上記可動鏡に
一体に設けられた、上記X−Y移動ステージ20の第二
の移動台26や昇降部材21等の部材の変位量を、精度
良く測定できる。更に、上記従来装置に比較して構成が
簡易となる為、装置全体としての製造コストを低減でき
る。 【0031】尚、上記図1〜2に示した第一実施例とは
異なり、図4に示す構成とする事もできる。即ち、この
図4に示した本発明の第二実施例に於いては、前記第一
実施例の偏光ビームスプリッタ5(図1)を省略する代
わりに、第一、第二の偏光子18、19を設け、これら
各偏光子18、19を通過した光束を、これら各偏光子
18、19の後方(図4の下方)に設けた光電変換素子
7、17に入射し、それぞれ電気信号に変換する様に構
成する。ハーフビームスプリッタ2に戻る参照光と測定
光とは、このハーフビームスプリッタ2で結合する。そ
して、この結合した光束の一部は、このハーフビームス
プリッタ2で反射し、上記第一の偏光子18に入射す
る。一方、このハーフビームスプリッタ2を通過した上
記光束の残りは前記表面反射鏡16で反射し、第二の偏
光子19に入射する。これら各偏光子18、19を通過
したそれぞれの光束は、光電変換素子7、17により電
気信号に変換される。そして、演算手段を構成するワン
チップマイコン等の演算回路やマイクロコンピュータ等
により、前記X−Yステージ20の第二の移動台26
(図5)や前記昇降部材21(図6)等の、可動鏡であ
るコーナーキューブ6と一体に設けた部材の移動量を算
出する。その他の構成、並びに作用に就いては、前述し
た第一実施例の場合と同様である。 【0032】尚、上記第一、第二の偏光子18、19の
うち、第二の偏光子19の透過軸の方向を、第一の偏光
子18の透過軸の方向に対して90度回動させた状態で
配置すれば、互いに90度位相が異なる2つの干渉信号
を得る事ができる。本第二実施例に於いては上述した第
一実施例の様にDC成分を取り除く機能はない為、上記
第一実施例に比べて測定精度は低下するが、装置をより
安価に製造可能となる。従って、この第二の実施例の構
造は、さほどの精度を要求されない機器に付設し、この
測長装置を含む各種機器全体の価格低減に寄与できる。 【0033】 【発明の効果】本発明の光波干渉測長装置は、上述の様
に構成され作用する為、nmのオーダで移動する可動鏡
に一体に設けられた、X−Yステージ等の移動部材の位
置決めや移動量の測定を、容易な調整にも拘らず精度良
く正確に行える。従って、本発明の測長装置を組み込ん
だ装置により、製造或は加工された物品の加工精度が向
上する。しかも、本発明の装置は、構成が簡易である
為、製造コストを低廉化できる。従って、LSI製造に
係る各種装置、超高精度精密測定装置等の各種機器に本
発明装置を付設した場合、これら各種機器全体としての
価格を低減できる。
相差との関係を示す線図。 【図4】本発明の第二実施例の全体構成を示す図。 【図5】従来の微動部材の第1例を示す斜視図。 【図6】同第2例を示す斜視図。 【図7】従来の光波干渉測長装置を示す図。 【符号の説明】 1 レーザー 2 ハーフビームスプリッタ 3 1/8波長板 4 コーナーキューブ 5 偏光ビームスプリッタ 6 コーナーキューブ 7 第一の光電変換素子 8 第二の光電変換素子 9 光アイソレータ 10 偏波面保持光ファイバー 11 1/2波長板 12 回転台 13 プリズム 14 第一の全反射面 15 第二の全反射面 16 表面反射鏡 17 第三の光電変換素子 18 第一の偏光子 19 第二の偏光子 20 X−Yステージ 21 昇降部材 22 基台 23 第一の移動台 24 案内溝 25 突部 26 第二の移動台 27 案内溝 28 突部 29 立ち壁 30 平面鏡 31 反射鏡 32 干渉計 33 検出手段 34 スパイラルカバー 35 保護カバー 36a、36b コリメータレンズ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 単一の周波数でその偏光状態が直線偏光
である光波を送り出す光源手段と、この光源手段から送
り出された光波を参照光と測定光とに分割する半透鏡
と、測定光の光路上に設けられ、この測定光を反射させ
る可動鏡と、上記参照光を反射させると共にその偏光状
態を円偏光とする固定鏡と、上記可動鏡で反射した測定
光と上記固定鏡で反射した参照光とを干渉させる偏光ビ
ームスプリッタと、この偏光ビームスプリッタにより生
じる干渉縞の光強度を電気信号に変換する検出手段と、
この検出手段により得られた電気信号に基づいて上記可
動鏡に一体に設けられた部材の移動量を算出する演算手
段とを備えた光波干渉測長装置であって、上記固定鏡
は、上記参照光の進行方向に対して垂直な方向の軸を中
心として所望角度回動自在な回転台と、この回転台に固
定されたプリズムとから構成され、このプリズムは、上
記光波を透過自在でこの光波の波長に於ける屈折率が
1.5538以上の誘電体により造られ、且つ、互いに
直交する第一、第二の全反射面を有するものである光波
干渉測長装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24156694A JP3474002B2 (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 光波干渉測長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24156694A JP3474002B2 (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 光波干渉測長装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH08105711A JPH08105711A (ja) | 1996-04-23 |
JP3474002B2 true JP3474002B2 (ja) | 2003-12-08 |
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ID=17076248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24156694A Expired - Fee Related JP3474002B2 (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 光波干渉測長装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3474002B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN110319788B (zh) * | 2019-06-25 | 2021-11-30 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 可调节干涉位置测试装置及其测试方法 |
-
1994
- 1994-10-05 JP JP24156694A patent/JP3474002B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH08105711A (ja) | 1996-04-23 |
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