JPH02290502A - 干渉計 - Google Patents
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- JPH02290502A JPH02290502A JP2044254A JP4425490A JPH02290502A JP H02290502 A JPH02290502 A JP H02290502A JP 2044254 A JP2044254 A JP 2044254A JP 4425490 A JP4425490 A JP 4425490A JP H02290502 A JPH02290502 A JP H02290502A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 102
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 87
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 2
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 2
- 206010041662 Splinter Diseases 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004556 laser interferometry Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B9/00—Measuring instruments characterised by the use of optical techniques
- G01B9/02—Interferometers
- G01B9/02015—Interferometers characterised by the beam path configuration
- G01B9/02017—Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations
- G01B9/02019—Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations contacting different points on same face of object
-
- G—PHYSICS
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- G01B9/02017—Interferometers characterised by the beam path configuration with multiple interactions between the target object and light beams, e.g. beam reflections occurring from different locations
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-
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- G01B9/02—Interferometers
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-
- G—PHYSICS
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
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-
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- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は直線的移動と回転角度とを測定するための、平
面鏡を利用した干渉計に関する.〔従来技術とその問題
点〕 ICウェファ・ステッパーで使用するような精密移動ス
テージは、位置フィードバック・センサー用にレーザー
干渉計(interferometer)を用いている
。代表的な応用例では、3つの自由度が測定される.そ
のうちの2つは、XおよびY軸方向のステージの直線的
変位である。3つ目は、偏揺れ( yaw)、すなわち
X−Y平面に直交するZ軸のまわりのステージの回転で
ある。
面鏡を利用した干渉計に関する.〔従来技術とその問題
点〕 ICウェファ・ステッパーで使用するような精密移動ス
テージは、位置フィードバック・センサー用にレーザー
干渉計(interferometer)を用いている
。代表的な応用例では、3つの自由度が測定される.そ
のうちの2つは、XおよびY軸方向のステージの直線的
変位である。3つ目は、偏揺れ( yaw)、すなわち
X−Y平面に直交するZ軸のまわりのステージの回転で
ある。
平面鏡干渉計は、一般に、これらの測定をするために使
用する.2つの測定鏡がステージ上に取り付けられ、そ
の1つはX軸と直交しもう1つはY軸と直交する.これ
らの平面鏡の長さは、主としてステージがXおよびY両
方向を進む距離により決まる. 従来は、各自由度を測定するための別個の平面鏡干渉計
光学アセンブリが必要であった.その2つの光学アセン
ブリを使用してXおよびY位置を測定する.偏揺れ角度
を測定するためには、XまたはY軸上に第三の光学アセ
ンブリが必要である.第三の干渉計は、別の位置測定、
例えばX位置測定から距離dにおけるX″を測定する。
用する.2つの測定鏡がステージ上に取り付けられ、そ
の1つはX軸と直交しもう1つはY軸と直交する.これ
らの平面鏡の長さは、主としてステージがXおよびY両
方向を進む距離により決まる. 従来は、各自由度を測定するための別個の平面鏡干渉計
光学アセンブリが必要であった.その2つの光学アセン
ブリを使用してXおよびY位置を測定する.偏揺れ角度
を測定するためには、XまたはY軸上に第三の光学アセ
ンブリが必要である.第三の干渉計は、別の位置測定、
例えばX位置測定から距離dにおけるX″を測定する。
X,X’およびd(XとX゜間の距離)から、次式によ
り偏ゆれ角度θを計算することができる。
り偏ゆれ角度θを計算することができる。
θ =Arctan (( X−X’)
/ d) (l冫ウエ
ファ・ステッパ・ステージをさらに正確に位置決めする
必要が多くなるにつれて、これらの代表的な測定値の他
に、ステージのピッチ(pitch)およびロール(r
oll)(各々XおよびY軸のまわりの回転)のそくて
いも望まれている。従来のシステムでは、測定する追加
の各自由度に対して別個の平面鏡干渉計光学アセンブリ
が必要になる。
/ d) (l冫ウエ
ファ・ステッパ・ステージをさらに正確に位置決めする
必要が多くなるにつれて、これらの代表的な測定値の他
に、ステージのピッチ(pitch)およびロール(r
oll)(各々XおよびY軸のまわりの回転)のそくて
いも望まれている。従来のシステムでは、測定する追加
の各自由度に対して別個の平面鏡干渉計光学アセンブリ
が必要になる。
追加の各自由度を測定するために別個の干渉計光学アセ
ンブリを使用することには多くの短所がある.1つの短
所は、別個の干渉計、付随する取付装置、別個のビーム
配向光学装置、および付随するビーム配向光学装置を整
列させるために必要な労力である。
ンブリを使用することには多くの短所がある.1つの短
所は、別個の干渉計、付随する取付装置、別個のビーム
配向光学装置、および付随するビーム配向光学装置を整
列させるために必要な労力である。
他の短所はステージに影響を及ぼす。ある軸での別個の
測定に適応させるためには、測定平面鏡を距Mdだけ長
くするか、別の鏡を追加しなければならない。ピッチま
たはロールを測定するためには、この鏡は長いだけでな
く高くなければならない.従来の平面鏡干渉計光学アセ
ンブリでは、dは、干渉計の寸法により最低6.35セ
ンチである。
測定に適応させるためには、測定平面鏡を距Mdだけ長
くするか、別の鏡を追加しなければならない。ピッチま
たはロールを測定するためには、この鏡は長いだけでな
く高くなければならない.従来の平面鏡干渉計光学アセ
ンブリでは、dは、干渉計の寸法により最低6.35セ
ンチである。
ステージ上にもっと大きな鏡を取り付けると、その寸法
および質量により、ステージの慣性が増大するので望ま
しくない。また大きな鏡は、ステージ上の空気の流れを
さえぎる。
および質量により、ステージの慣性が増大するので望ま
しくない。また大きな鏡は、ステージ上の空気の流れを
さえぎる。
別個の干渉計光学アセンブリは、ステージ領域の空気の
流れをも妨害し、ウエファ・ステッパーにおいてステー
ジを精密に位置付ける別の必要性と相反する.ステージ
のまわりの温度および圧力勾配を最小にするために、製
造者は、ステージのまわりに層流を用い始めている。ス
テージのまわりで別個の干渉計により占められているス
ペースにより、ステージ上の空気流に乱流が引き起こる
ので、層流が途絶え、過熱点および圧力変動が生じる.
したがって、ステージのまわりの干渉計光学アセンブリ
の数を制限することが望ましい。
流れをも妨害し、ウエファ・ステッパーにおいてステー
ジを精密に位置付ける別の必要性と相反する.ステージ
のまわりの温度および圧力勾配を最小にするために、製
造者は、ステージのまわりに層流を用い始めている。ス
テージのまわりで別個の干渉計により占められているス
ペースにより、ステージ上の空気流に乱流が引き起こる
ので、層流が途絶え、過熱点および圧力変動が生じる.
したがって、ステージのまわりの干渉計光学アセンブリ
の数を制限することが望ましい。
本発明の目的は単一の光学アセンブリによって、移動ス
テージの直線的移動と角度とを測定する干渉計を提供す
ることである。
テージの直線的移動と角度とを測定する干渉計を提供す
ることである。
本発明の直線移動および角度測定平面鏡干渉計は、1つ
の干渉計光学アセンブリを用いて直線的移動および回転
角度の2つの自由度を測定する。
の干渉計光学アセンブリを用いて直線的移動および回転
角度の2つの自由度を測定する。
この干渉計は、別の応用において、ステージのビおよび
1つの従来の平面鏡干渉計を用いて、ステージのx,Y
、および偏揺れを測定することができる。ステージのx
,y,ピッチ、ロール、および偏揺れを測定するために
は、3つの干渉計。光測定を行うためには5つの従来形
平面鏡干渉計光本発明の干渉計は、1つの集積化光学ア
センブリを用い、測定ビームを分割し、ステージ上の測
定鏡の2つの位置に関する測定を行う。本発明では多く
の光学コンポーネントを共用して、単一の光学アセンブ
リにより2個の干渉計を構成している。この光学アセン
ブリは従来形平面鏡干渉計用の光学アセンブリよりもほ
んのわずかだけ大きい。
1つの従来の平面鏡干渉計を用いて、ステージのx,Y
、および偏揺れを測定することができる。ステージのx
,y,ピッチ、ロール、および偏揺れを測定するために
は、3つの干渉計。光測定を行うためには5つの従来形
平面鏡干渉計光本発明の干渉計は、1つの集積化光学ア
センブリを用い、測定ビームを分割し、ステージ上の測
定鏡の2つの位置に関する測定を行う。本発明では多く
の光学コンポーネントを共用して、単一の光学アセンブ
リにより2個の干渉計を構成している。この光学アセン
ブリは従来形平面鏡干渉計用の光学アセンブリよりもほ
んのわずかだけ大きい。
第一の実施例では、入力ビームが分割され、距Mdだけ
離れた2つの位置において2つの別々の測定値Xおよび
X゛が得られ、Xの結果からX′の結果を減じてX−X
″が電子的に計算される。
離れた2つの位置において2つの別々の測定値Xおよび
X゛が得られ、Xの結果からX′の結果を減じてX−X
″が電子的に計算される。
もう1つの実施例では、検出器においてX−X′の直接
的測定値を光学的に生成する2人カビームは、Xに対す
る1つの干渉計測定を行い、次に生成した出力ビームの
一部の偏光を回転させ、回転したビーム部分が第2光路
を通り、第1光路測定から距離dだけオフセットされた
位置において干渉計測定を行う。生成した第2光路の出
力ビームは、検出器でx−x’の直接的測定値を光学的
に生成する。本発明の干渉計は1つの光学アセンブリに
より、移動ステージの直接的移動および角度を測定する
ので、当該軸におけるもう1つの干渉計光学アセンブリ
が必要なくなった。これにより、ステージ領域の空気流
の妨害が減少し、また別個の光学素子数が少なくなった
のでシステムを整列(整合)する困難性も緩和された。
的測定値を光学的に生成する2人カビームは、Xに対す
る1つの干渉計測定を行い、次に生成した出力ビームの
一部の偏光を回転させ、回転したビーム部分が第2光路
を通り、第1光路測定から距離dだけオフセットされた
位置において干渉計測定を行う。生成した第2光路の出
力ビームは、検出器でx−x’の直接的測定値を光学的
に生成する。本発明の干渉計は1つの光学アセンブリに
より、移動ステージの直接的移動および角度を測定する
ので、当該軸におけるもう1つの干渉計光学アセンブリ
が必要なくなった。これにより、ステージ領域の空気流
の妨害が減少し、また別個の光学素子数が少なくなった
のでシステムを整列(整合)する困難性も緩和された。
ビームスペースが小さいので測定鏡の寸法を小さくする
ことができ、また測定鏡の垂直寸法がより小さく、ステ
ージ上でさらに容易に調整することができるので、ロー
ルおよびピッチ測定を実用的にした。第二の実施例では
、ステージが回転するときだけX−X″検出器がカウン
トを記録する。これにより、ステージ制御電子装置が簡
素化された。
ことができ、また測定鏡の垂直寸法がより小さく、ステ
ージ上でさらに容易に調整することができるので、ロー
ルおよびピッチ測定を実用的にした。第二の実施例では
、ステージが回転するときだけX−X″検出器がカウン
トを記録する。これにより、ステージ制御電子装置が簡
素化された。
第1図は本発明の平面鏡干渉計の第一の実施例を示す。
この実施例では、光学アセンブリを通過する前に光ビー
ムが分割され、2個の別個な測定X,X が行われる
。光sloを用いて、基準ビーム113と測定ビーム1
15がら成る入力ビーム112を生成する。光源111
は、図面の面内に直線偏光された周波数f1の基準ビー
ム113と、図面の面に垂直に直線偏光された周波数f
!の測定ビームを生じる2周波数レーザであることが望
ましい。
ムが分割され、2個の別個な測定X,X が行われる
。光sloを用いて、基準ビーム113と測定ビーム1
15がら成る入力ビーム112を生成する。光源111
は、図面の面内に直線偏光された周波数f1の基準ビー
ム113と、図面の面に垂直に直線偏光された周波数f
!の測定ビームを生じる2周波数レーザであることが望
ましい。
入力ビーム112は、干渉計の光学アセンブリ120に
入る前に分割される。基準ビーム113および測定ビー
ム115は、2つの組、113aと115aおよび11
3bと115bに分割される。基準ビーム113aおよ
びlI3bは、光学アセンブ1月20を通り検出器14
1および143までの固定長光路をたどる。測定ビーム
115aおよび115bは、目的物110上の可動測定
鏡121への光路をたどる。この2つの測定ビームは、
距離dだけ離れた平行光路に沿う方向に向けられ、目的
物110までの距離の本質的に独立した2つの測定値を
生成する。可動鏡121の鏡表面122は、測定ビーム
を反射させ、ビームは光学アセンブリ120を通り検出
器141および143まで戻る。検出器141および1
43は、混合偏光子を用いて基準および測定ビームを混
合し、そして光検出器を用いて測定ビームの光路長が変
化したときに生じる干渉しまの縁を検出する。
入る前に分割される。基準ビーム113および測定ビー
ム115は、2つの組、113aと115aおよび11
3bと115bに分割される。基準ビーム113aおよ
びlI3bは、光学アセンブ1月20を通り検出器14
1および143までの固定長光路をたどる。測定ビーム
115aおよび115bは、目的物110上の可動測定
鏡121への光路をたどる。この2つの測定ビームは、
距離dだけ離れた平行光路に沿う方向に向けられ、目的
物110までの距離の本質的に独立した2つの測定値を
生成する。可動鏡121の鏡表面122は、測定ビーム
を反射させ、ビームは光学アセンブリ120を通り検出
器141および143まで戻る。検出器141および1
43は、混合偏光子を用いて基準および測定ビームを混
合し、そして光検出器を用いて測定ビームの光路長が変
化したときに生じる干渉しまの縁を検出する。
光学アセンブリ120は、入射光ビームと45度の角度
をなすビーム分割表面124を有する偏光ビーム・スプ
リッタl23、四分の一波長板125およびキューブ・
コーナ127 、129 、131,133から成る。
をなすビーム分割表面124を有する偏光ビーム・スプ
リッタl23、四分の一波長板125およびキューブ・
コーナ127 、129 、131,133から成る。
四分の一波長板125は、透明であり、ビームが四分の
一波長板を二度横切るたびに、ビームの偏光面を効果的
に90度だけ回転させる。
一波長板を二度横切るたびに、ビームの偏光面を効果的
に90度だけ回転させる。
第一基準ビーム113aおよび第一測定ビームl15a
は、非偏光50χビーム・スブリッタ117により送ら
れる入力ビーム112の一部である。第一基準ビーム1
13aは、周波数f,であり、図面の面内に直線偏光さ
れている。ビーム113aは、ビーム分割面124によ
りキューブ・コーナ127に反射され、キエープ・コー
ナ127では偏光ビーム・スプリンタ123に再び向け
られ、そしてビーム分割面124により検出器141に
向かう元の光路と平行な光路上に反射される。
は、非偏光50χビーム・スブリッタ117により送ら
れる入力ビーム112の一部である。第一基準ビーム1
13aは、周波数f,であり、図面の面内に直線偏光さ
れている。ビーム113aは、ビーム分割面124によ
りキューブ・コーナ127に反射され、キエープ・コー
ナ127では偏光ビーム・スプリンタ123に再び向け
られ、そしてビーム分割面124により検出器141に
向かう元の光路と平行な光路上に反射される。
第一測定ビーム115aは、周波数f2であり、図面の
面と垂直に直線偏光されている。第一測定ビーム115
aは、基準ビームと垂直に偏光されてすり、ビーム分割
面124および四分の一波長板125を通り可動鏡12
1に達し、そこで光学アセンブリ120の方に逆に反射
され、再び四分の一波長板125を通る。このときビー
ム115aは、ビーム分割面124によりキューブ・コ
ーナ129の方に反射され、キューブ・コーナ129で
ビーム分割面124まで戻され、そこで第一測定ビーム
1 15aは四分の一波長板125を通り逆方向に可動
測定鏡121の方に向けられ、そこで反射されて、再び
四分の一波長板125を通り逆方向に進む.偏光状態が
90度だけ変わるので、測定ビーム115aはビーム分
割面124を通り検出器141に進む。
面と垂直に直線偏光されている。第一測定ビーム115
aは、基準ビームと垂直に偏光されてすり、ビーム分割
面124および四分の一波長板125を通り可動鏡12
1に達し、そこで光学アセンブリ120の方に逆に反射
され、再び四分の一波長板125を通る。このときビー
ム115aは、ビーム分割面124によりキューブ・コ
ーナ129の方に反射され、キューブ・コーナ129で
ビーム分割面124まで戻され、そこで第一測定ビーム
1 15aは四分の一波長板125を通り逆方向に可動
測定鏡121の方に向けられ、そこで反射されて、再び
四分の一波長板125を通り逆方向に進む.偏光状態が
90度だけ変わるので、測定ビーム115aはビーム分
割面124を通り検出器141に進む。
第二基準ビーム113bおよび第二測定ビーム115b
は、非偏光50χビーム・スプリッタ117により反ビ
ーム113aおよびll5aの光路と平行に偏光ビーム
・スプリッタ123に再び反射する。ビーム115bは
、ビーム115aが測定鏡121に触れた箇所から距離
dだけ離れた位置で測定鏡121により反射される。
は、非偏光50χビーム・スプリッタ117により反ビ
ーム113aおよびll5aの光路と平行に偏光ビーム
・スプリッタ123に再び反射する。ビーム115bは
、ビーム115aが測定鏡121に触れた箇所から距離
dだけ離れた位置で測定鏡121により反射される。
この距11dは、キューブ・コーナ129および133
の中心線間の手法により決まる。
の中心線間の手法により決まる。
第二基準ビーム113bは、ビーム分割面124により
反射されてキュープ・コーナ131に進み、このキュー
ブ・コーナ131で再び反射されて逆に進み偏光ビーム
・スブリッタ123を通り、ビーム分割面124により
反射されて元の光路と平行な光路上を検出器143の方
に進む。
反射されてキュープ・コーナ131に進み、このキュー
ブ・コーナ131で再び反射されて逆に進み偏光ビーム
・スブリッタ123を通り、ビーム分割面124により
反射されて元の光路と平行な光路上を検出器143の方
に進む。
第二測定ビームl15bは、ビーム分割面124および
四分の一波長板125を通って可動鏡121に達し、そ
こで光学アセンブリ120の方へ逆に反射され、再び四
分の一波長板125を通る。このときビーム115bは
、ビーム分割面124によりキューブ・コーナ133の
方向に反射され、キューブ・コーナ133によりビーム
分割面124まで戻り、そこで第二測定ビーム115b
は反射されて四分の一波長板125を通り逆方向に可動
測定鏡121の方に向けられ、そしてそこで反射されて
、再び四分の一波長板125を通り逆方向に進む。偏光
状態が90度だけ変わるので、第二測定ビーム115b
はビーム分割面124をれて第一出力ビーム135とな
り、第一検出器141の方に向けられる。第二基準ビー
ム113bと第二測定ビーム115bは、結合されて第
二出力ビーム137屯 となり、第二検#$14 3の方に向けられる。検出器
141および143は、混合偏光子を用いて基準および
測定ビームを混合し、そして光検出器を用いて測定ビー
ムの光路長が変わったときに生じる干渉しまの縁を検出
する。両検出器は、測定平面鏡121、即ち目的物11
0までの距離の変化を測定する。しかし、この2つの測
定は距離dだけ離れて行うので、目的物110の回転(
偏揺れ)は、この2つの測定値の差から計算することが
できる。第一検出器141により行われる距離測定は、
X軸における直線的移動測定Xとして用いる。第二検出
器143により行われる測定X゜は、前に説明した式(
1)を用いて回転角θを計算するときに用いる:θ=A
rctan((X−X’)/d)回転角測定の分解能は
、他の要素の中で、長さdに依存する。他の変数が一定
に保たれる場合、長さdを2倍にすると分解能も2倍に
なる。ビーム波長が1/128のシステム分解能および
ビーム波長が633ナノメートルである代表的な干渉計
システムでは、長さdが0.5インチのときに、回転角
測定に対する0.08arc秒の分解能となる。該シス
テムでdを2倍、すなわち1.0インチにすると、分解
能は、それに比例して0.04arc秒に増加する。
四分の一波長板125を通って可動鏡121に達し、そ
こで光学アセンブリ120の方へ逆に反射され、再び四
分の一波長板125を通る。このときビーム115bは
、ビーム分割面124によりキューブ・コーナ133の
方向に反射され、キューブ・コーナ133によりビーム
分割面124まで戻り、そこで第二測定ビーム115b
は反射されて四分の一波長板125を通り逆方向に可動
測定鏡121の方に向けられ、そしてそこで反射されて
、再び四分の一波長板125を通り逆方向に進む。偏光
状態が90度だけ変わるので、第二測定ビーム115b
はビーム分割面124をれて第一出力ビーム135とな
り、第一検出器141の方に向けられる。第二基準ビー
ム113bと第二測定ビーム115bは、結合されて第
二出力ビーム137屯 となり、第二検#$14 3の方に向けられる。検出器
141および143は、混合偏光子を用いて基準および
測定ビームを混合し、そして光検出器を用いて測定ビー
ムの光路長が変わったときに生じる干渉しまの縁を検出
する。両検出器は、測定平面鏡121、即ち目的物11
0までの距離の変化を測定する。しかし、この2つの測
定は距離dだけ離れて行うので、目的物110の回転(
偏揺れ)は、この2つの測定値の差から計算することが
できる。第一検出器141により行われる距離測定は、
X軸における直線的移動測定Xとして用いる。第二検出
器143により行われる測定X゜は、前に説明した式(
1)を用いて回転角θを計算するときに用いる:θ=A
rctan((X−X’)/d)回転角測定の分解能は
、他の要素の中で、長さdに依存する。他の変数が一定
に保たれる場合、長さdを2倍にすると分解能も2倍に
なる。ビーム波長が1/128のシステム分解能および
ビーム波長が633ナノメートルである代表的な干渉計
システムでは、長さdが0.5インチのときに、回転角
測定に対する0.08arc秒の分解能となる。該シス
テムでdを2倍、すなわち1.0インチにすると、分解
能は、それに比例して0.04arc秒に増加する。
別の良く知られた分解能を増加させる方法は、測定ビー
ムが測定鏡に対して為す往復進行数を増やすことである
。この方法の短所は、高スルーレートを測定するための
干渉計システムの能力が低くなることである。
ムが測定鏡に対して為す往復進行数を増やすことである
。この方法の短所は、高スルーレートを測定するための
干渉計システムの能力が低くなることである。
第一図に示す実施例では、回転角θは、マイクロプロセ
ッサ(図示していない)などを使用して、2つの測定結
果から計算しなければならない。第2図に示し下記に詳
細を述べる別の実施例では、差x−x’を光学的に生成
し、検出器により直接測定するので、電子的な計算の必
要性が省かれる。
ッサ(図示していない)などを使用して、2つの測定結
果から計算しなければならない。第2図に示し下記に詳
細を述べる別の実施例では、差x−x’を光学的に生成
し、検出器により直接測定するので、電子的な計算の必
要性が省かれる。
回転角θの実際の値ではなく、誤差の表示だけが要求さ
れる場合は、差x−x’が充分な出力信号となりうるの
で、電子的計算の必要性が省かれる.第2図は本発明の
もう1つの実施例を示すものであり、人力ビーム212
は光学アセンブリ220を通る第1の光路を通り、そし
て生成する第一出力ビーム235が分割される。第一出
力ビームの235の一部は第一検出器241に向けられ
、X方向通路のX軸変位測定(値)が得られる.第一出
力ビーム235の他の部分は、第二入カビーム214に
なる.第二人カビーム214の偏光状態は、二分の一波
長板245により90度回転され、ビーム214は次に
光学アセンブリ220を通るもう1つの光路を通過する
。目的物210への第二の光路は、X方向通路平行であ
りX方開通路から距離dだけずれたX゜にある。第二出
力ビームは、もう1つの検出器243の方に向けられる
. ビームのf,およびf2成分は、第一および第二光路の
上にある、距離d だけ離れた基準および測定経路の両
方をそれぞれ通る.目的物210が回転しなければ、f
,およびf2成分の光路長は同じである。測定鏡221
の偏揺れ回転があると、第二検出器243は光路長の差
および明らかな距離変化を測定する。第2図の光学アセ
ンブリは、第1図に示した光学システム120と類似し
ている。2つの相違点は、非偏光ビーム・スプリッタ2
17の位置と、二分の一波長板245を追加したことで
ある。第1図の実施例の構成部分に対応する第2図の実
施例の構成部分には、IXXではな< 2XXの照合番
号が付けてある。
れる場合は、差x−x’が充分な出力信号となりうるの
で、電子的計算の必要性が省かれる.第2図は本発明の
もう1つの実施例を示すものであり、人力ビーム212
は光学アセンブリ220を通る第1の光路を通り、そし
て生成する第一出力ビーム235が分割される。第一出
力ビームの235の一部は第一検出器241に向けられ
、X方向通路のX軸変位測定(値)が得られる.第一出
力ビーム235の他の部分は、第二入カビーム214に
なる.第二人カビーム214の偏光状態は、二分の一波
長板245により90度回転され、ビーム214は次に
光学アセンブリ220を通るもう1つの光路を通過する
。目的物210への第二の光路は、X方向通路平行であ
りX方開通路から距離dだけずれたX゜にある。第二出
力ビームは、もう1つの検出器243の方に向けられる
. ビームのf,およびf2成分は、第一および第二光路の
上にある、距離d だけ離れた基準および測定経路の両
方をそれぞれ通る.目的物210が回転しなければ、f
,およびf2成分の光路長は同じである。測定鏡221
の偏揺れ回転があると、第二検出器243は光路長の差
および明らかな距離変化を測定する。第2図の光学アセ
ンブリは、第1図に示した光学システム120と類似し
ている。2つの相違点は、非偏光ビーム・スプリッタ2
17の位置と、二分の一波長板245を追加したことで
ある。第1図の実施例の構成部分に対応する第2図の実
施例の構成部分には、IXXではな< 2XXの照合番
号が付けてある。
第2図の実施例では、入力ビーム212は光学アセンブ
リ220を通る1つの光路を作り、生成する第一出力ビ
ーム235が分割される。したがって、非偏光ビーム・
スブリッタ217は、第1図の実施例のように人力ビー
ム212の光路上にはない。その代わりに、非偏光ビー
ム・スプリッタ217は、ビームが光学アセンブリ22
0を通る1つの光路を作った後の、第一出力ビーム23
5の光路上に置かれている。ビーム・スプリッタ217
は、第一出力ビーム235を分割して、その一部分が第
一検出器241に送られ、別の部分、すなわちビーム2
14は、反射器219により反射され、二分の一波長板
245を通り、もう1つの光路のために光学アセンブリ
220の方に向けられ、第二出力ビーム237になる.
このビーム237は、目的物210の偏揺れ回転を測定
するために第二検出器243の方に向けられる。
リ220を通る1つの光路を作り、生成する第一出力ビ
ーム235が分割される。したがって、非偏光ビーム・
スブリッタ217は、第1図の実施例のように人力ビー
ム212の光路上にはない。その代わりに、非偏光ビー
ム・スプリッタ217は、ビームが光学アセンブリ22
0を通る1つの光路を作った後の、第一出力ビーム23
5の光路上に置かれている。ビーム・スプリッタ217
は、第一出力ビーム235を分割して、その一部分が第
一検出器241に送られ、別の部分、すなわちビーム2
14は、反射器219により反射され、二分の一波長板
245を通り、もう1つの光路のために光学アセンブリ
220の方に向けられ、第二出力ビーム237になる.
このビーム237は、目的物210の偏揺れ回転を測定
するために第二検出器243の方に向けられる。
二分の一波長板245は、ビーム214のf,およびf
2成分の偏光を90度だけ回転させる。その結果、第一
光路上の基準光路をたどったビーム214のf,成分が
、今度は測定鏡221への測定光路をたどり再び戻って
くる。第一光路上の測定経路をたどったビーム214の
ft部分は、今度は基準光路をたどる。目的物210が
X軸方向の純粋な移動を受けると、f1経路が、光学ア
センブリ220を通るビームの第一光路で変わり、ft
経路長は、それに応じて光学アセンブリ220を通るビ
ームの第二光路上で変わる。この2つの変化は打ち消し
合うので、検出器243には何も表れない.目的物21
0が 偏揺れ回転を受けるとf1およびft経路長は異
なって変化し、第二検出器243で変化が表れる。
2成分の偏光を90度だけ回転させる。その結果、第一
光路上の基準光路をたどったビーム214のf,成分が
、今度は測定鏡221への測定光路をたどり再び戻って
くる。第一光路上の測定経路をたどったビーム214の
ft部分は、今度は基準光路をたどる。目的物210が
X軸方向の純粋な移動を受けると、f1経路が、光学ア
センブリ220を通るビームの第一光路で変わり、ft
経路長は、それに応じて光学アセンブリ220を通るビ
ームの第二光路上で変わる。この2つの変化は打ち消し
合うので、検出器243には何も表れない.目的物21
0が 偏揺れ回転を受けるとf1およびft経路長は異
なって変化し、第二検出器243で変化が表れる。
第一検出器241で行う距離測定は、X軸方向の直線的
変位測定Xとして用いられる。第二検出器243の行う
測定は、f,およびf2成分の光路切換えにより、x−
x’の直接測定値である。このx−x’測定値は、式(
1)を用いて回転角θを計算したり、誤差表示として用
いることができる。
変位測定Xとして用いられる。第二検出器243の行う
測定は、f,およびf2成分の光路切換えにより、x−
x’の直接測定値である。このx−x’測定値は、式(
1)を用いて回転角θを計算したり、誤差表示として用
いることができる。
第3および第4は、特開昭63−228003号に記載
の「干渉計」を利用した、高熱安定性を有する本発明の
さらに2つの実施例を示す。第3図は第1図の実施例を
応用し、第4図は第2図の実施例を応用したものである
。第3および4図の実施例では、第1.2図の2つのキ
ュープ・コーナが、各々、四分の一波長板325および
425と同じ光学的厚さを有する反射四分の一の波長板
351および451と置き換わっている。反射四分の一
波長板の置換により基準光路が変わり、基準および測定
ビームは異なるが、熱平衡にある光学素子を通る光学的
に同等な経路をたどる。すなわち、光学装置の高屈折率
媒体を通る経路長は同じ長さであるが、同じ経路はたど
らない。
の「干渉計」を利用した、高熱安定性を有する本発明の
さらに2つの実施例を示す。第3図は第1図の実施例を
応用し、第4図は第2図の実施例を応用したものである
。第3および4図の実施例では、第1.2図の2つのキ
ュープ・コーナが、各々、四分の一波長板325および
425と同じ光学的厚さを有する反射四分の一の波長板
351および451と置き換わっている。反射四分の一
波長板の置換により基準光路が変わり、基準および測定
ビームは異なるが、熱平衡にある光学素子を通る光学的
に同等な経路をたどる。すなわち、光学装置の高屈折率
媒体を通る経路長は同じ長さであるが、同じ経路はたど
らない。
第3図では、四分の一波長板451が、第1図のキュー
ブ・コーナ127および131と置き換わっている。第
4図では、四分の一波長板351が、第2図のキュープ
・コーナ227および231 と置き換わっている。
ブ・コーナ127および131と置き換わっている。第
4図では、四分の一波長板351が、第2図のキュープ
・コーナ227および231 と置き換わっている。
第1および2図の実施例のように、第3図の実施例では
、回転角θは、2つの測定結果XおよびX゜から計算し
なければならない。第4図に示す実施例では、差x−x
’が光学的に得られ、検出器により直接測定されるので
、電子的計算の必要性が省かれる。回転角θの実際の値
ではなく、誤差表示だけが要求される場合は、差x−x
’が充分な出力信号になりうるので、電子的計算の必要
性が省かれる。第3図の基準ビーム313aおよび31
3bおよび測定ビーム315aおよび315bの光路を
調べると、光学アセンブリから測定鏡までの光路を除き
、ビームが共通でない経路をたどる場合、それらの長お
よびdは、測定ビーム315aおよび315bの光路a
′、b″、C′およびd′と同じ長さである。
、回転角θは、2つの測定結果XおよびX゜から計算し
なければならない。第4図に示す実施例では、差x−x
’が光学的に得られ、検出器により直接測定されるので
、電子的計算の必要性が省かれる。回転角θの実際の値
ではなく、誤差表示だけが要求される場合は、差x−x
’が充分な出力信号になりうるので、電子的計算の必要
性が省かれる。第3図の基準ビーム313aおよび31
3bおよび測定ビーム315aおよび315bの光路を
調べると、光学アセンブリから測定鏡までの光路を除き
、ビームが共通でない経路をたどる場合、それらの長お
よびdは、測定ビーム315aおよび315bの光路a
′、b″、C′およびd′と同じ長さである。
第4図の第一人カビームおよび第二人カビームの基準お
よび測定部分の光路を調べると、光学アセンブリから測
定鏡までの光路を除き、ビームが4図のビーム412お
よび414の基準部分421a、414aの光路a,
b, cおよびdは、ビーム412および414の測定
部分412b、414bの光路+、b’、C゛およびd
′と同じ長さである。
よび測定部分の光路を調べると、光学アセンブリから測
定鏡までの光路を除き、ビームが4図のビーム412お
よび414の基準部分421a、414aの光路a,
b, cおよびdは、ビーム412および414の測定
部分412b、414bの光路+、b’、C゛およびd
′と同じ長さである。
第5図は、XおよびY軸方向の直線的変位、および偏揺
れ(Z軸まわりの回転)を測定するための、1つの直線
的移動および角度測定干渉計と1つの従来形平面鏡干渉
計を組み入れたレーザ干渉測定システムの略図を示す。
れ(Z軸まわりの回転)を測定するための、1つの直線
的移動および角度測定干渉計と1つの従来形平面鏡干渉
計を組み入れたレーザ干渉測定システムの略図を示す。
この2つの干渉計のためのビームは、33χビーム・ス
ブリック513を通してレーザ511により与えられる
。直線的移動および角度測定干渉計515は、Y軸上に
置かれ、検出器521でステージ510のY変位を測定
し、偏揺れを決定するために検出器523でY−Y”を
測定する。従来形平面鏡干渉計517はX軸上に置かれ
、検出器525でステージ510のX変位を測定する。
ブリック513を通してレーザ511により与えられる
。直線的移動および角度測定干渉計515は、Y軸上に
置かれ、検出器521でステージ510のY変位を測定
し、偏揺れを決定するために検出器523でY−Y”を
測定する。従来形平面鏡干渉計517はX軸上に置かれ
、検出器525でステージ510のX変位を測定する。
XおよびY変位測定は、ステージ510の上の光学コラ
ム(図示してない)の中心線上で行われる。
ム(図示してない)の中心線上で行われる。
第6図は、XおよびY軸方向の線形変位、ピッチ、ロー
ルおよび偏揺れ(各々、X,YおよびZ軸まわりの回転
)を測定するための、2つの直線的移動および角度測定
干渉計と1つの従来形平面鏡干渉計を組み入れたレーザ
干渉計測定システムの略図を示す。この3つの干渉計の
ためのビームは、33χビーム・スプリッタ513およ
び514を通してレーザ511により与えられる。従来
形平面鏡干渉形517は、Y軸上にあり、検出器621
でステージ510のY変位を測定する。1つの直線的移
動および角度測定干渉計515は、Y軸上にあり、検出
器523でY”を、および検出器525でY”を測定す
る y lおよびY”測定は、X軸方向についてY測定
からオフセットされた位置で行われる。
ルおよび偏揺れ(各々、X,YおよびZ軸まわりの回転
)を測定するための、2つの直線的移動および角度測定
干渉計と1つの従来形平面鏡干渉計を組み入れたレーザ
干渉計測定システムの略図を示す。この3つの干渉計の
ためのビームは、33χビーム・スプリッタ513およ
び514を通してレーザ511により与えられる。従来
形平面鏡干渉形517は、Y軸上にあり、検出器621
でステージ510のY変位を測定する。1つの直線的移
動および角度測定干渉計515は、Y軸上にあり、検出
器523でY”を、および検出器525でY”を測定す
る y lおよびY”測定は、X軸方向についてY測定
からオフセットされた位置で行われる。
Y”およびY”測定は、Z軸方向の距離dだけお互いに
オフセットされている。したがってY−Y’はステージ
510の偏揺れを決定し、Y’−Y”はステージ510
のピッチを決定するために用いることができる。第二の
直線的移動および角度測定干渉計517は、X軸上に置
かれ、検出器527でステーだけお互いにオフセットさ
れているので、x−x’はステージ510のロールを決
定するために用いることができる。2つの平面測定鏡6
31および633は、ピッチおよびロール測定をするこ
とのできるように、Z軸方向においてd よりも大きく
なければならない。
オフセットされている。したがってY−Y’はステージ
510の偏揺れを決定し、Y’−Y”はステージ510
のピッチを決定するために用いることができる。第二の
直線的移動および角度測定干渉計517は、X軸上に置
かれ、検出器527でステーだけお互いにオフセットさ
れているので、x−x’はステージ510のロールを決
定するために用いることができる。2つの平面測定鏡6
31および633は、ピッチおよびロール測定をするこ
とのできるように、Z軸方向においてd よりも大きく
なければならない。
本発明の光学アセンブリは、装置の二−ズに適合させる
ために、第1〜4図に示すような“ストレート・スルー
′゜アライメント、または第5および6図に示すような
“直角”アライメントで構成することができる。
ために、第1〜4図に示すような“ストレート・スルー
′゜アライメント、または第5および6図に示すような
“直角”アライメントで構成することができる。
以上説明したように、本発明による干渉計は単一の光学
アセンブリにより、可動ステージの直線的移動(変位)
と角度との両方を測定することができ、その軸について
の別の干渉計用光学アセンブリを必要としない。そして
ステージ領域における空気流を乱すことも少なく、シス
テム整列(アライメント)の困難性も減少できる。
アセンブリにより、可動ステージの直線的移動(変位)
と角度との両方を測定することができ、その軸について
の別の干渉計用光学アセンブリを必要としない。そして
ステージ領域における空気流を乱すことも少なく、シス
テム整列(アライメント)の困難性も減少できる。
第1図は本発明の一実施例による干渉計のブロック図、
第2図、第3図および第4図は本発明の他の実施例によ
る干渉計のブロック図。 第5図は本発明による干渉計1個と従来の平面鏡干渉計
1個とを使用したレーザ干渉計測定システムのブロック
図。 第6図は本発明による干渉計2個と従来の平面鏡干渉計
1個とを使用したレーザ干渉計測定システムのブロック
図である。 l11:レーザ光源112:入力ビームl13:基準ビ
ーム115:測定ビーム117:非偏光50χビーム分
割器、119:反射鏡 120:光学アセンブリ、12
7 、129、131 、133:キューブコーナ、1
25:1/4波長板l21:測定鏡110: 目的物、
141 , 143:検出器、245:1/2波長板3
5l:反射174波長板511: レーザ、513:ビ
ーム分割器、521、523、525:検出器5lO:
ステージ、515:直線的移動および角度測定干渉計、
517:平面鏡干渉計 出19J1人1:ユーレット・パッカード・カンパニ龜
第2図、第3図および第4図は本発明の他の実施例によ
る干渉計のブロック図。 第5図は本発明による干渉計1個と従来の平面鏡干渉計
1個とを使用したレーザ干渉計測定システムのブロック
図。 第6図は本発明による干渉計2個と従来の平面鏡干渉計
1個とを使用したレーザ干渉計測定システムのブロック
図である。 l11:レーザ光源112:入力ビームl13:基準ビ
ーム115:測定ビーム117:非偏光50χビーム分
割器、119:反射鏡 120:光学アセンブリ、12
7 、129、131 、133:キューブコーナ、1
25:1/4波長板l21:測定鏡110: 目的物、
141 , 143:検出器、245:1/2波長板3
5l:反射174波長板511: レーザ、513:ビ
ーム分割器、521、523、525:検出器5lO:
ステージ、515:直線的移動および角度測定干渉計、
517:平面鏡干渉計 出19J1人1:ユーレット・パッカード・カンパニ龜
Claims (3)
- (1)光ビームを発生する光源と、目的物に関連して配
置され前記光ビームを反射する反射手段と、前記反射手
段との間の第1軸に沿った第1光路と前記反射手段との
間の前記第1軸に沿った第2光路とに沿って前記光ビー
ムを進行させ、前記反射手段において前記第1、第2光
路の位置は所定距離だけ離れているようにする光学アセ
ンブリと、前記第1光路の長さの変化を測定する第1測
定手段と、前記第1光路の長さの変化と前記第2光路の
長さの変化との差を求め且つ前記第1軸に直交する第2
軸の回わりの前記目的物の回転角度を求める第2測定手
段とより成る干渉計。 - (2)前記第1測定手段は前記第1光路を通過後の前記
光ビームを受信する第1検出手段を有し、前記第2測定
手段は前期第2光路を通過後の前記光ビームを受信して
前記第2光路長さの変化を測定する第2検出手段と、前
記第1、第2検出手段の出力に応答する計数手段とを有
する請求項第1項記載の干渉計。 - (3)前記光源は、第1偏光成分と該成分に直交する第
2偏光成分とを有する光ビームを発生し、前記第1測定
手段は前記第1光路を通過後の前記光ビームを受信する
第1検出手段を有し、前記第2測定手段は前記第1、第
2偏光成分を90°だけ回転させる光学手段と、前記第
2光路に関する第1光路の長さの変化を決定する第2検
出手段とを有する請求第1項記載の干渉計。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/314,348 US5064289A (en) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | Linear-and-angular measuring plane mirror interferometer |
US314,348 | 1989-02-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02290502A true JPH02290502A (ja) | 1990-11-30 |
JP3143663B2 JP3143663B2 (ja) | 2001-03-07 |
Family
ID=23219603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02044254A Expired - Fee Related JP3143663B2 (ja) | 1989-02-23 | 1990-02-23 | 干渉計 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5064289A (ja) |
EP (1) | EP0388594B1 (ja) |
JP (1) | JP3143663B2 (ja) |
CA (1) | CA2007560C (ja) |
DE (1) | DE69024833T2 (ja) |
HK (1) | HK210296A (ja) |
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JP2006308594A (ja) * | 2005-04-29 | 2006-11-09 | Agilent Technol Inc | 低い非線形誤差の変位測定干渉計 |
JP2020085704A (ja) * | 2018-11-28 | 2020-06-04 | 株式会社東京精密 | 多軸レーザ干渉測長器 |
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JPH0587518A (ja) * | 1990-06-12 | 1993-04-06 | Zygo Corp | 直線および上下左右の変位測定用干渉計 |
NL9100215A (nl) * | 1991-02-07 | 1992-09-01 | Asm Lithography Bv | Inrichting voor het repeterend afbeelden van een maskerpatroon op een substraat. |
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US5363196A (en) * | 1992-01-10 | 1994-11-08 | Ultratech Stepper, Inc. | Apparatus for measuring a departure from flatness or straightness of a nominally-plane mirror for a precision X-Y movable-stage |
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