JPH0634318A - 干渉計測装置 - Google Patents
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- JPH0634318A JPH0634318A JP4210799A JP21079992A JPH0634318A JP H0634318 A JPH0634318 A JP H0634318A JP 4210799 A JP4210799 A JP 4210799A JP 21079992 A JP21079992 A JP 21079992A JP H0634318 A JPH0634318 A JP H0634318A
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- G01B9/02021—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 faces of object, e.g. opposite faces
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- G03F7/70775—Position control, e.g. interferometers or encoders for determining the stage position
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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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- G01B2290/60—Reference interferometer, i.e. additional interferometer not interacting with object
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- G01B2290/00—Aspects of interferometers not specifically covered by any group under G01B9/02
- G01B2290/70—Using polarization in the interferometer
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 雰囲気気体中で可干渉性の光ビームを用いて
相対変位する２部材間の変位を検出する際に、その気体
の屈折率の変化に伴う波長補正を正確に行う。 【構成】 干渉屈折率計のレーザビームＢ２のパスから
測定用干渉計のレーザビームＡ２のパスまでを送風ダク
ト２４で覆い、温調器２１及び送風ファン２２により送
風された雰囲気気体をその送風ダクト２４の内部を通し
て、レーザビームＡ２に沿って移動ステージ５のコーナ
ーキューブ２の方向に導く。
相対変位する２部材間の変位を検出する際に、その気体
の屈折率の変化に伴う波長補正を正確に行う。 【構成】 干渉屈折率計のレーザビームＢ２のパスから
測定用干渉計のレーザビームＡ２のパスまでを送風ダク
ト２４で覆い、温調器２１及び送風ファン２２により送
風された雰囲気気体をその送風ダクト２４の内部を通し
て、レーザビームＡ２に沿って移動ステージ５のコーナ
ーキューブ２の方向に導く。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可干渉性の光ビームを
用いて物体の位置又は形状等を測定する干渉計測装置に
関し、特に、高精度の位置測定に広く用いられているレ
ーザ干渉計測装置に好適なものである。
用いて物体の位置又は形状等を測定する干渉計測装置に
関し、特に、高精度の位置測定に広く用いられているレ
ーザ干渉計測装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば半導体製造用の露光装置において
ウエハを高精度に位置決めするためのウエハステージの
座標を計測する計測装置として、レーザ干渉計測装置が
使用されている。レーザ干渉計測装置は、相対変位する
２つの部材にレーザビームを照射して、反射されたレー
ザビームの干渉ビームを光電変換して得られた信号を例
えばパルス化し、このパルスを積算してそれら２つの部
材の相対変位を計測するものである。
ウエハを高精度に位置決めするためのウエハステージの
座標を計測する計測装置として、レーザ干渉計測装置が
使用されている。レーザ干渉計測装置は、相対変位する
２つの部材にレーザビームを照射して、反射されたレー
ザビームの干渉ビームを光電変換して得られた信号を例
えばパルス化し、このパルスを積算してそれら２つの部
材の相対変位を計測するものである。
【０００３】この種のレーザ干渉計測装置では、真空中
で使用する場合を除いて、レーザビームが通過する雰囲
気気体の屈折率変化に伴う測定光路長の変化の補正（所
謂波長補正）の精度が最終的な測定精度に大きく影響す
る。従来のこの種の装置では、屈折率変化の要因である
温度、気圧、湿度などをそれぞれ適当なセンサーで計測
して補正するか、あるいは干渉計を利用した屈折率計を
設置して、直接雰囲気気体の屈折率を測って補正するか
の２つの方法が採られていた。
で使用する場合を除いて、レーザビームが通過する雰囲
気気体の屈折率変化に伴う測定光路長の変化の補正（所
謂波長補正）の精度が最終的な測定精度に大きく影響す
る。従来のこの種の装置では、屈折率変化の要因である
温度、気圧、湿度などをそれぞれ適当なセンサーで計測
して補正するか、あるいは干渉計を利用した屈折率計を
設置して、直接雰囲気気体の屈折率を測って補正するか
の２つの方法が採られていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
ように温度等から屈折率を推定する方法では、例えば温
度センサーでは測定光路全体の平均的な温度変化を捉え
ることができないと共に、応答速度が遅く、速い変化を
正しく計測することができないため、精度的に不十分で
あるという不都合があった。また、後者のように屈折率
計を用いる方法では、屈折率を計測する領域とレーザビ
ームの実際の計測対象とする光路の領域とが違うため、
屈折率の場所的なむらにより精度が制約されるという不
都合があった。
ように温度等から屈折率を推定する方法では、例えば温
度センサーでは測定光路全体の平均的な温度変化を捉え
ることができないと共に、応答速度が遅く、速い変化を
正しく計測することができないため、精度的に不十分で
あるという不都合があった。また、後者のように屈折率
計を用いる方法では、屈折率を計測する領域とレーザビ
ームの実際の計測対象とする光路の領域とが違うため、
屈折率の場所的なむらにより精度が制約されるという不
都合があった。
【０００５】本発明は斯かる点に鑑み、所定の雰囲気の
気体中で可干渉性の光ビームを用いて相対変位する２部
材間の変位を検出する場合に、その気体の屈折率の変化
に伴う波長補正を正確に行ってその変位を高精度に検出
できる干渉計測装置を提供することを目的とする。
気体中で可干渉性の光ビームを用いて相対変位する２部
材間の変位を検出する場合に、その気体の屈折率の変化
に伴う波長補正を正確に行ってその変位を高精度に検出
できる干渉計測装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による干渉計測装
置は、例えば図１に示す如く、可干渉性の第１の光ビー
ム（Ａ１）を所定の計測方向に向かう測定ビーム（Ａ
２）と参照ビーム（Ａ３）とに分ける第１の光分割手段
（１）と、その所定の計測方向にその第１の光分割手段
（３）に対して相対変位自在に配置され、その測定ビー
ム（Ａ２）を反射する測定用反射手段（２）と、その参
照ビーム（Ａ３）を反射する参照用反射手段（３）と、
その測定用反射手段（２）に反射されたその測定ビーム
（Ａ２）とその参照用反射手段（３）に反射されたその
参照ビーム（Ａ３）との干渉ビームを光電変換する第１
の光電変換手段（４）とを有する。
置は、例えば図１に示す如く、可干渉性の第１の光ビー
ム（Ａ１）を所定の計測方向に向かう測定ビーム（Ａ
２）と参照ビーム（Ａ３）とに分ける第１の光分割手段
（１）と、その所定の計測方向にその第１の光分割手段
（３）に対して相対変位自在に配置され、その測定ビー
ム（Ａ２）を反射する測定用反射手段（２）と、その参
照ビーム（Ａ３）を反射する参照用反射手段（３）と、
その測定用反射手段（２）に反射されたその測定ビーム
（Ａ２）とその参照用反射手段（３）に反射されたその
参照ビーム（Ａ３）との干渉ビームを光電変換する第１
の光電変換手段（４）とを有する。
【０００７】更に、本発明は、可干渉性の第２の光ビー
ム（Ｂ１）を主ビーム（Ｂ３）とその測定ビーム（Ａ
２）が通過する雰囲気気体と同じ気体が流通する領域を
通過する副ビーム（Ｂ２）とに分離する第２の光分割手
段（１１）と、その主ビーム（Ｂ３）が通過する領域に
配置され、外界と隔離された密閉空間を有すると共に、
その主ビーム（Ｂ３）が通過する部分が光透過性の密閉
容器（１２）と、この密閉容器（１２）を通過した後の
その主ビーム（Ｂ３）とその副ビーム（Ｂ２）との干渉
ビームを光電変換する第２の光電変換手段（１４）と、
この第２の光電変換手段（１４）の出力信号よりその計
測ビーム（Ａ２）が通過する領域の雰囲気気体の屈折率
の変化に対応する値を求める屈折率演算手段（３２）
と、その副ビーム（Ｂ２）の通過領域からその測定ビー
ム（Ａ２）が通過する領域のその第１の光分割手段
（１）寄りの部分までを覆う送風ダクト（２４）と、そ
の測定ビーム（Ａ２）が通過する領域の雰囲気気体と同
一の温度調節された気体を、その送風ダクト（２４）を
介してその所定の計測方向に沿ってその測定用反射手段
（２）の方向に送風する送風手段（２１，２２）と、そ
の第１の光電変換手段（４）の出力信号、その屈折率演
算手段（３２）により算出された値、その送風手段（２
１，２２）より送風されるその雰囲気気体の風速及びそ
の測定ビーム（Ａ２）のおおまかな光路長よりその測定
用反射手段（２）とその参照用反射手段（３）との相対
変位を算出する変位演算手段（３３）とを有するもので
ある。
ム（Ｂ１）を主ビーム（Ｂ３）とその測定ビーム（Ａ
２）が通過する雰囲気気体と同じ気体が流通する領域を
通過する副ビーム（Ｂ２）とに分離する第２の光分割手
段（１１）と、その主ビーム（Ｂ３）が通過する領域に
配置され、外界と隔離された密閉空間を有すると共に、
その主ビーム（Ｂ３）が通過する部分が光透過性の密閉
容器（１２）と、この密閉容器（１２）を通過した後の
その主ビーム（Ｂ３）とその副ビーム（Ｂ２）との干渉
ビームを光電変換する第２の光電変換手段（１４）と、
この第２の光電変換手段（１４）の出力信号よりその計
測ビーム（Ａ２）が通過する領域の雰囲気気体の屈折率
の変化に対応する値を求める屈折率演算手段（３２）
と、その副ビーム（Ｂ２）の通過領域からその測定ビー
ム（Ａ２）が通過する領域のその第１の光分割手段
（１）寄りの部分までを覆う送風ダクト（２４）と、そ
の測定ビーム（Ａ２）が通過する領域の雰囲気気体と同
一の温度調節された気体を、その送風ダクト（２４）を
介してその所定の計測方向に沿ってその測定用反射手段
（２）の方向に送風する送風手段（２１，２２）と、そ
の第１の光電変換手段（４）の出力信号、その屈折率演
算手段（３２）により算出された値、その送風手段（２
１，２２）より送風されるその雰囲気気体の風速及びそ
の測定ビーム（Ａ２）のおおまかな光路長よりその測定
用反射手段（２）とその参照用反射手段（３）との相対
変位を算出する変位演算手段（３３）とを有するもので
ある。
【０００８】
【作用】斯かる本発明によれば、第１の光分割手段
（１）、測定用反射手段（２）、参照用反射手段（３）
及び第１の光電変換手段（４）より測定用干渉計が構成
され、第２の光分割手段（１１）、密閉容器（１２）及
び第２の光電変換手段（１４）より屈折率計が構成され
ている。そして、送風手段（２１，２２）から送り出さ
れた温度調節された雰囲気気体が、屈折率計中の副ビー
ム（Ｂ２）の光路を通過した後に、送風ダクト（２４）
を通って測定用干渉計の測定ビーム（Ａ２）に沿って測
定用反射手段（２）の方向に流通する。
（１）、測定用反射手段（２）、参照用反射手段（３）
及び第１の光電変換手段（４）より測定用干渉計が構成
され、第２の光分割手段（１１）、密閉容器（１２）及
び第２の光電変換手段（１４）より屈折率計が構成され
ている。そして、送風手段（２１，２２）から送り出さ
れた温度調節された雰囲気気体が、屈折率計中の副ビー
ム（Ｂ２）の光路を通過した後に、送風ダクト（２４）
を通って測定用干渉計の測定ビーム（Ａ２）に沿って測
定用反射手段（２）の方向に流通する。
【０００９】この場合、送風手段（２１，２２）から送
り出される雰囲気気体の速度をｖ、その副ビーム（Ｂ
２）の光路からその測定ビーム（Ａ２）の光路までの距
離をＨ、その測定ビーム（Ａ２）のおおまかな光路長
（例えば波長補正前の光路長）をＬとすると、その測定
ビーム（Ａ２）の光路中に存在する雰囲気気体は、時刻
がほぼ（Ｈ＋Ｌ）／ｖからＨ／ｖ前に屈折率計中の副ビ
ーム（Ｂ２）の光路を通過した雰囲気気体である。即
ち、その屈折率計を通過する雰囲気気体の屈折率変化と
測定用干渉計の測定ビーム（Ａ２）の光路を通過する雰
囲気気体の屈折率変化との間に高い相関がある。従っ
て、時刻がほぼ（Ｈ＋Ｌ）／ｖからＨ／ｖ前に屈折率演
算手段（３２）で求められた屈折率変化に対応する値を
用いることにより、測定ビーム（Ａ２）の波長補正を高
精度に行うことができる。
り出される雰囲気気体の速度をｖ、その副ビーム（Ｂ
２）の光路からその測定ビーム（Ａ２）の光路までの距
離をＨ、その測定ビーム（Ａ２）のおおまかな光路長
（例えば波長補正前の光路長）をＬとすると、その測定
ビーム（Ａ２）の光路中に存在する雰囲気気体は、時刻
がほぼ（Ｈ＋Ｌ）／ｖからＨ／ｖ前に屈折率計中の副ビ
ーム（Ｂ２）の光路を通過した雰囲気気体である。即
ち、その屈折率計を通過する雰囲気気体の屈折率変化と
測定用干渉計の測定ビーム（Ａ２）の光路を通過する雰
囲気気体の屈折率変化との間に高い相関がある。従っ
て、時刻がほぼ（Ｈ＋Ｌ）／ｖからＨ／ｖ前に屈折率演
算手段（３２）で求められた屈折率変化に対応する値を
用いることにより、測定ビーム（Ａ２）の波長補正を高
精度に行うことができる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明による干渉計測装置の一実施例
につき図面を参照して説明する。本実施例は、移動ステ
ージの位置を測定するレーザ干渉測長器に本発明を適用
したものである。また、本実施例のレーザ干渉測長器
は、レーザ光源として波長安定化された２周波直線偏光
レーザ光源を使用した周知のヘテロダイン干渉計をベー
スとしたものである。
につき図面を参照して説明する。本実施例は、移動ステ
ージの位置を測定するレーザ干渉測長器に本発明を適用
したものである。また、本実施例のレーザ干渉測長器
は、レーザ光源として波長安定化された２周波直線偏光
レーザ光源を使用した周知のヘテロダイン干渉計をベー
スとしたものである。
【００１１】図１は本例のレーザ干渉測長器の構成を示
し、この図１において、不図示の２周波直線偏光レーザ
光源から射出されたレーザ光は不図示のビームスプリッ
タで２つのレーザビームＡ１及びＢ１に分けられる。そ
の内のレーザビームＡ１は測定用干渉計に入射し、レー
ザビームＢ１は干渉屈折率計に入射する。レーザビーム
Ａ１及びＢ１は、それぞれ図１の紙面に平行な方向に偏
光した周波数ｆ１のレーザビームと図１の紙面に垂直な
方向に偏光した周波数ｆ２（ｆ２＝ｆ１＋Δｆ）のレー
ザビームとが混合されたものである。但し、両レーザビ
ームの波長は測定精度の範囲内で同一とみなすことがで
きる。
し、この図１において、不図示の２周波直線偏光レーザ
光源から射出されたレーザ光は不図示のビームスプリッ
タで２つのレーザビームＡ１及びＢ１に分けられる。そ
の内のレーザビームＡ１は測定用干渉計に入射し、レー
ザビームＢ１は干渉屈折率計に入射する。レーザビーム
Ａ１及びＢ１は、それぞれ図１の紙面に平行な方向に偏
光した周波数ｆ１のレーザビームと図１の紙面に垂直な
方向に偏光した周波数ｆ２（ｆ２＝ｆ１＋Δｆ）のレー
ザビームとが混合されたものである。但し、両レーザビ
ームの波長は測定精度の範囲内で同一とみなすことがで
きる。
【００１２】先ず、レーザビームＡ１は偏光ビームスプ
リッタ１に入射する。レーザビームＡ１の内の図１の紙
面に平行な偏光成分であるレーザビームＡ２は、偏光ビ
ームスプリッタ１を透過して窓２５を透過した後、干渉
計の光軸に平行なＸ方向に進み、移動ステージ５上に設
置されたコーナーキューブ２に入射する。コーナーキュ
ーブ２で反射されたレーザビームＡ２は、再び偏光ビー
ムスプリッタ１に戻る。移動ステージ５は駆動装置６で
Ｘ方向に移動可能になっている。一方、レーザビームＡ
１の内の図１の紙面に垂直な偏光成分であるレーザビー
ムＡ３は、偏光ビームスプリッタ１で反射された後、偏
光ビームスプリッタ１に固定されたコーナーキューブ３
に入射する。このコーナーキューブ３で反射されたレー
ザビームＡ３は、偏光ビームスプリッタ１に戻る。
リッタ１に入射する。レーザビームＡ１の内の図１の紙
面に平行な偏光成分であるレーザビームＡ２は、偏光ビ
ームスプリッタ１を透過して窓２５を透過した後、干渉
計の光軸に平行なＸ方向に進み、移動ステージ５上に設
置されたコーナーキューブ２に入射する。コーナーキュ
ーブ２で反射されたレーザビームＡ２は、再び偏光ビー
ムスプリッタ１に戻る。移動ステージ５は駆動装置６で
Ｘ方向に移動可能になっている。一方、レーザビームＡ
１の内の図１の紙面に垂直な偏光成分であるレーザビー
ムＡ３は、偏光ビームスプリッタ１で反射された後、偏
光ビームスプリッタ１に固定されたコーナーキューブ３
に入射する。このコーナーキューブ３で反射されたレー
ザビームＡ３は、偏光ビームスプリッタ１に戻る。
【００１３】偏光ビームスプリッタ１に戻されたレーザ
ビームＡ２及びＡ３は、偏光ビームスプリッタ１から同
一光路を介して取り出され、ミラーＭ１で反射されてレ
シーバ４に入射する。レシーバ４にはレーザビームＡ２
及びＡ３のそれぞれの偏光方向に対して４５゜方向に設
定された検光子と受光素子とが組み込まれており、その
検光子を透過した干渉光を、その受光素子で光電変換し
て増幅することにより、干渉ビート信号ＳＡが出力され
る。レーザビームＡ２の周波数とレーザビームＡ３の周
波数とはΔｆだけ異なっているので、移動ステージ５が
静止している状態では干渉ビート信号ＳＡの周波数はΔ
ｆである。それに対して、移動ステージ５が或る速度で
移動すると、レーザビームＡ２の周波数はドップラーシ
フトするので、その干渉ビート信号ＳＡの周波数はΔｆ
からずれるようになる。
ビームＡ２及びＡ３は、偏光ビームスプリッタ１から同
一光路を介して取り出され、ミラーＭ１で反射されてレ
シーバ４に入射する。レシーバ４にはレーザビームＡ２
及びＡ３のそれぞれの偏光方向に対して４５゜方向に設
定された検光子と受光素子とが組み込まれており、その
検光子を透過した干渉光を、その受光素子で光電変換し
て増幅することにより、干渉ビート信号ＳＡが出力され
る。レーザビームＡ２の周波数とレーザビームＡ３の周
波数とはΔｆだけ異なっているので、移動ステージ５が
静止している状態では干渉ビート信号ＳＡの周波数はΔ
ｆである。それに対して、移動ステージ５が或る速度で
移動すると、レーザビームＡ２の周波数はドップラーシ
フトするので、その干渉ビート信号ＳＡの周波数はΔｆ
からずれるようになる。
【００１４】一方、図示省略した２周波直線偏光レーザ
光源内では、レーザ共振器を出たレーザビームをハーフ
ミラーで分割して、この分割されたレーザビームを検光
子を介して光電変換することにより周波数ｆ１とｆ２と
の差の周波数Δｆの基準ビート信号ＳＣが生成される。
レシーバ４から出力されるドップラーシフトした干渉ビ
ート信号Ａをカウンタ３１の一方の入力部に供給し、そ
の基準ビート信号ＳＣをカウンタ３１の他方の入力部に
供給する。カウンタ３１では、基準ビート信号ＳＣを基
準として、基準ビート信号ＳＣと干渉ビート信号ＳＡと
の周波数の差分を検出し、この差分を積算する。即ち、
カウンタ３１から出力される積算値は、レーザビームＡ
２の波長（測定精度の範囲内でレーザビームＡ３の波長
と等しい）を単位として、カウンタ３１のリセットをし
たときの位置を基準としたコーナーキューブ２の変位を
表すものである。通常は積算される前に各信号の周波数
を電気的に逓倍して分解能を向上させる。しかしなが
ら、これらは周知の事柄でもあるので、ここでは説明を
省略する。
光源内では、レーザ共振器を出たレーザビームをハーフ
ミラーで分割して、この分割されたレーザビームを検光
子を介して光電変換することにより周波数ｆ１とｆ２と
の差の周波数Δｆの基準ビート信号ＳＣが生成される。
レシーバ４から出力されるドップラーシフトした干渉ビ
ート信号Ａをカウンタ３１の一方の入力部に供給し、そ
の基準ビート信号ＳＣをカウンタ３１の他方の入力部に
供給する。カウンタ３１では、基準ビート信号ＳＣを基
準として、基準ビート信号ＳＣと干渉ビート信号ＳＡと
の周波数の差分を検出し、この差分を積算する。即ち、
カウンタ３１から出力される積算値は、レーザビームＡ
２の波長（測定精度の範囲内でレーザビームＡ３の波長
と等しい）を単位として、カウンタ３１のリセットをし
たときの位置を基準としたコーナーキューブ２の変位を
表すものである。通常は積算される前に各信号の周波数
を電気的に逓倍して分解能を向上させる。しかしなが
ら、これらは周知の事柄でもあるので、ここでは説明を
省略する。
【００１５】次に干渉屈折率計について説明する。この
干渉屈折率計は所謂マッハ・ツェンダー型の干渉計であ
る。先ず、レーザビームＢ１は偏光ビームスプリッタ１
１に入射する。レーザビームＢ１の内の図１の紙面に平
行な偏光成分であるレーザビームＢ２は、偏光ビームス
プリッタ１１を透過した後、屈折率測定のパスを進む。
この屈折率測定のパスとは、測定用干渉計のレーザビー
ムＡ２の雰囲気気体（本例では空気）と同じ気体が流通
している光路である。そのレーザビームＢ２はミラーＭ
２で反射されて偏光ビームスプリッタ１３に入射する。
干渉屈折率計は所謂マッハ・ツェンダー型の干渉計であ
る。先ず、レーザビームＢ１は偏光ビームスプリッタ１
１に入射する。レーザビームＢ１の内の図１の紙面に平
行な偏光成分であるレーザビームＢ２は、偏光ビームス
プリッタ１１を透過した後、屈折率測定のパスを進む。
この屈折率測定のパスとは、測定用干渉計のレーザビー
ムＡ２の雰囲気気体（本例では空気）と同じ気体が流通
している光路である。そのレーザビームＢ２はミラーＭ
２で反射されて偏光ビームスプリッタ１３に入射する。
【００１６】一方、レーザビームＢ１の内の図１の紙面
に垂直な偏光成分であるレーザビームＢ３は、偏光ビー
ムスプリッタ１１で反射された後、ミラーＭ３で反射さ
れて真空セル１２を通過する。真空セル１２は光透過性
の部材で所定の長さの空間を密閉して、その空間を真空
に保ったものである。真空セル１２を通過したレーザビ
ームＢ３は偏光ビームスプリッター１３に入射する。偏
光ビームスプリッタ１３に入射したレーザビームＢ２及
びＢ３は、偏光ビームスプリッタ１３から同一光路を介
して取り出されてレシーバ１４に入射する。レシーバ１
４にはレーザビームＢ２及びＢ３のそれぞれの偏光方向
に対して４５゜方向に設定された検光子と受光素子とが
組み込まれており、その検光子を透過した干渉光を、そ
の受光素子で光電変換して増幅することにより、干渉ビ
ート信号ＳＢを出力する。
に垂直な偏光成分であるレーザビームＢ３は、偏光ビー
ムスプリッタ１１で反射された後、ミラーＭ３で反射さ
れて真空セル１２を通過する。真空セル１２は光透過性
の部材で所定の長さの空間を密閉して、その空間を真空
に保ったものである。真空セル１２を通過したレーザビ
ームＢ３は偏光ビームスプリッター１３に入射する。偏
光ビームスプリッタ１３に入射したレーザビームＢ２及
びＢ３は、偏光ビームスプリッタ１３から同一光路を介
して取り出されてレシーバ１４に入射する。レシーバ１
４にはレーザビームＢ２及びＢ３のそれぞれの偏光方向
に対して４５゜方向に設定された検光子と受光素子とが
組み込まれており、その検光子を透過した干渉光を、そ
の受光素子で光電変換して増幅することにより、干渉ビ
ート信号ＳＢを出力する。
【００１７】レーザビームＢ２の周波数とレーザビーム
Ｂ３の周波数ともΔｆだけ異なっているので、レーザビ
ームＢ２の屈折率測定のパスの雰囲気気体の屈折率が一
定である場合には、干渉ビート信号ＳＢの周波数はΔｆ
で位相は一定である。それに対して、その屈折率測定の
パスの雰囲気気体の屈折率が変化すると、レーザビーム
Ｂ２の位相がシフトする（周波数が僅かにシフトするの
と等価である）ので、その干渉ビート信号ＳＢの位相が
変化して周波数もΔｆから僅かにずれるようになる。そ
の干渉ビート信号ＳＢと不図示の２周波直線偏光レーザ
光源内で生成された基準ビート信号ＳＣとをそれぞれカ
ウンタ３２の一方及び他方の入力部に供給する。
Ｂ３の周波数ともΔｆだけ異なっているので、レーザビ
ームＢ２の屈折率測定のパスの雰囲気気体の屈折率が一
定である場合には、干渉ビート信号ＳＢの周波数はΔｆ
で位相は一定である。それに対して、その屈折率測定の
パスの雰囲気気体の屈折率が変化すると、レーザビーム
Ｂ２の位相がシフトする（周波数が僅かにシフトするの
と等価である）ので、その干渉ビート信号ＳＢの位相が
変化して周波数もΔｆから僅かにずれるようになる。そ
の干渉ビート信号ＳＢと不図示の２周波直線偏光レーザ
光源内で生成された基準ビート信号ＳＣとをそれぞれカ
ウンタ３２の一方及び他方の入力部に供給する。
【００１８】カウンタ３２では、基準ビート信号ＳＣを
基準として、基準ビート信号ＳＣと干渉ビート信号ＳＢ
との比較的長い測定間隔での周波数の差分を検出し、こ
の差分を積算する。即ち、カウンタ３２から出力される
積算値は、レーザビームＢ２の波長を単位として、レー
ザビームＢ２の屈折率測定のパスにおける雰囲気気体の
屈折率の変化を表す。カウンタ３１から出力される積算
値及びカウンタ３２から出力される積算値は演算装置３
３に供給される。
基準として、基準ビート信号ＳＣと干渉ビート信号ＳＢ
との比較的長い測定間隔での周波数の差分を検出し、こ
の差分を積算する。即ち、カウンタ３２から出力される
積算値は、レーザビームＢ２の波長を単位として、レー
ザビームＢ２の屈折率測定のパスにおける雰囲気気体の
屈折率の変化を表す。カウンタ３１から出力される積算
値及びカウンタ３２から出力される積算値は演算装置３
３に供給される。
【００１９】次に温調送風装置であるが、２１は温調器
を示し、この温調器２１で適当な温度に調節された雰囲
気気体（空気）がファン２２で送風される。送風された
雰囲気気体は先ずメッシュフィルター状の整流器２３で
乱れが平均化された後、送風ダクト２４の内部を通って
レーザビームＢ２の屈折率測定のパスに送られる。その
屈折率測定のパスを通過した雰囲気気体は更に送風ダク
ト２４の内部を通って、測定用干渉計のレーザビームＡ
２の光路に送られる。更に、雰囲気気体は、窓２５及び
移動ステージ５の移動に支障のない範囲を覆う送風ダク
ト２４ａ（送風ダクト２４の一部である）の内部を通っ
てレーザビームＡ２に沿ってコーナーキューブ２の方向
（Ｘ方向）に送風される。途中の屈折率測定のパスを雰
囲気気体が通過しているので、送風される雰囲気気体の
屈折率変化が測定される。図１では図面表示上の都合
で、真空セル１２が送風ダクト２４中に設置されている
ように描かれているが、実際には真空セル及びその他の
光学部品は送風ダクト２４の外部に設置したほうが振動
等の影響を受けないため、より現実的であるのはいうま
でもない。
を示し、この温調器２１で適当な温度に調節された雰囲
気気体（空気）がファン２２で送風される。送風された
雰囲気気体は先ずメッシュフィルター状の整流器２３で
乱れが平均化された後、送風ダクト２４の内部を通って
レーザビームＢ２の屈折率測定のパスに送られる。その
屈折率測定のパスを通過した雰囲気気体は更に送風ダク
ト２４の内部を通って、測定用干渉計のレーザビームＡ
２の光路に送られる。更に、雰囲気気体は、窓２５及び
移動ステージ５の移動に支障のない範囲を覆う送風ダク
ト２４ａ（送風ダクト２４の一部である）の内部を通っ
てレーザビームＡ２に沿ってコーナーキューブ２の方向
（Ｘ方向）に送風される。途中の屈折率測定のパスを雰
囲気気体が通過しているので、送風される雰囲気気体の
屈折率変化が測定される。図１では図面表示上の都合
で、真空セル１２が送風ダクト２４中に設置されている
ように描かれているが、実際には真空セル及びその他の
光学部品は送風ダクト２４の外部に設置したほうが振動
等の影響を受けないため、より現実的であるのはいうま
でもない。
【００２０】次に、本実施例における波長補正の方法の
一例につき説明する。先ず、移動ステージ５の変位信号
はカウンタ３１から、また雰囲気気体の屈折率信号はカ
ウンタ３２からそれぞれ積算値として演算装置３３に供
給される。このうち屈折率信号のみがメモリー３４に記
憶される。演算装置３３はメモリー３４に蓄積された屈
折率変動のデータ及び後述のその他のデータから逐次、
波長補正係数を計算し、移動ステージ５の変位信号にこ
の波長補正係数を乗じて、補正された変位信号を出力す
る。
一例につき説明する。先ず、移動ステージ５の変位信号
はカウンタ３１から、また雰囲気気体の屈折率信号はカ
ウンタ３２からそれぞれ積算値として演算装置３３に供
給される。このうち屈折率信号のみがメモリー３４に記
憶される。演算装置３３はメモリー３４に蓄積された屈
折率変動のデータ及び後述のその他のデータから逐次、
波長補正係数を計算し、移動ステージ５の変位信号にこ
の波長補正係数を乗じて、補正された変位信号を出力す
る。
【００２１】この補正演算の方法について図２を用いて
説明する。図２は屈折率計で測定された雰囲気気体の相
対屈折率ｎの時系列のデータを示している。現在時刻を
ｔ０とすると、測定用干渉計のレーザビームＡ２の測定
パスの現在時刻の雰囲気気体は、屈折率計のレーザビー
ムＢ２の屈折率測定のパスを、時刻ｔ１からｔ２の間に
通過していたと考えられる。なぜなら、短時間の屈折率
変動は主に温度の異なる気体の塊があり、それが干渉計
のパスを通過することによるからである。しかも、気体
は断熱性がよいため、その気体の塊は流れとともに見る
と、時間的にほとんど変化しないと考えられるからであ
る。従って、時刻ｔ１からｔ２の間の屈折率の平均値
は、現在時刻の測定パスの平均屈折率に対応するから、
この平均値で補正を行うのが最も精度が良い。いま、こ
の屈折率の平均値をｎave 、真空中のレーザビームＡ２
の波長をλ0 、測定用干渉計のカウンタ３１の積算値を
Ｎとすれば、移動テーブル５の位置Ｌ（この場合は、窓
２５とコーナーキューブ２との間隔に等しい）は、次式
で表される。 Ｌ＝（λ0 ／２）×Ｎ／ｎave （１）
説明する。図２は屈折率計で測定された雰囲気気体の相
対屈折率ｎの時系列のデータを示している。現在時刻を
ｔ０とすると、測定用干渉計のレーザビームＡ２の測定
パスの現在時刻の雰囲気気体は、屈折率計のレーザビー
ムＢ２の屈折率測定のパスを、時刻ｔ１からｔ２の間に
通過していたと考えられる。なぜなら、短時間の屈折率
変動は主に温度の異なる気体の塊があり、それが干渉計
のパスを通過することによるからである。しかも、気体
は断熱性がよいため、その気体の塊は流れとともに見る
と、時間的にほとんど変化しないと考えられるからであ
る。従って、時刻ｔ１からｔ２の間の屈折率の平均値
は、現在時刻の測定パスの平均屈折率に対応するから、
この平均値で補正を行うのが最も精度が良い。いま、こ
の屈折率の平均値をｎave 、真空中のレーザビームＡ２
の波長をλ0 、測定用干渉計のカウンタ３１の積算値を
Ｎとすれば、移動テーブル５の位置Ｌ（この場合は、窓
２５とコーナーキューブ２との間隔に等しい）は、次式
で表される。 Ｌ＝（λ0 ／２）×Ｎ／ｎave （１）
【００２２】また前記の平均化のための屈折率のサンプ
リング区間は、移動ステージ５の位置Ｌと、送風の風速
ｖなどによって変わってくる。風速ｖは送風装置の設定
でほぼ一定とみなしてよく、予めメモリー３４に格納し
ておけばよい。また風速計を適当な位置に設置して随時
計測して、その値を用いてもよい。移動ステージ５の位
置については、波長補正前の値が分かれば十分で、これ
は測定用干渉計の検出値を用いれば良い。以上の２つか
ら、平均サンプリング区間（ｔ２−ｔ１）は、次式で表
される。 ｔ２−ｔ１＝Ｌ／ｖ （２）
リング区間は、移動ステージ５の位置Ｌと、送風の風速
ｖなどによって変わってくる。風速ｖは送風装置の設定
でほぼ一定とみなしてよく、予めメモリー３４に格納し
ておけばよい。また風速計を適当な位置に設置して随時
計測して、その値を用いてもよい。移動ステージ５の位
置については、波長補正前の値が分かれば十分で、これ
は測定用干渉計の検出値を用いれば良い。以上の２つか
ら、平均サンプリング区間（ｔ２−ｔ１）は、次式で表
される。 ｔ２−ｔ１＝Ｌ／ｖ （２）
【００２３】また、現在時刻ｔ０と時刻ｔ２との時間間
隔は、屈折率計と測定用干渉計の間の送風ダクト２４の
長さで決定できる。いま、図１に示すように、レーザビ
ームＢ２の屈折率測定のパスとレーザビームＡ２の測定
パスとの間隔をＨとすると、時刻ｔ０と時刻ｔ２との時
間間隔は次のようになる。 ｔ０−ｔ２＝Ｈ／ｖ （３）
隔は、屈折率計と測定用干渉計の間の送風ダクト２４の
長さで決定できる。いま、図１に示すように、レーザビ
ームＢ２の屈折率測定のパスとレーザビームＡ２の測定
パスとの間隔をＨとすると、時刻ｔ０と時刻ｔ２との時
間間隔は次のようになる。 ｔ０−ｔ２＝Ｈ／ｖ （３）
【００２４】以上より、メモリー３４に記憶する相対屈
折率の値は、少なくとも時刻ｔ１から現在までの値であ
ればよく、順次古いデータを更新していけばよい。この
ように本例によれば、屈折率計の屈折率測定のパスの雰
囲気気体の相対屈折率と測定用干渉計の測定パスの雰囲
気気体の相対屈折率とは所定の時間間隔をおいて連動し
て変化するので、その屈折率計で計測された屈折率変化
に対応する値を用いて、測定用干渉計の測定パスを通過
するレーザビームの波長補正を高精度に行うことができ
る。
折率の値は、少なくとも時刻ｔ１から現在までの値であ
ればよく、順次古いデータを更新していけばよい。この
ように本例によれば、屈折率計の屈折率測定のパスの雰
囲気気体の相対屈折率と測定用干渉計の測定パスの雰囲
気気体の相対屈折率とは所定の時間間隔をおいて連動し
て変化するので、その屈折率計で計測された屈折率変化
に対応する値を用いて、測定用干渉計の測定パスを通過
するレーザビームの波長補正を高精度に行うことができ
る。
【００２５】なお、上述実施例では干渉屈折率計として
マッハ・ツェンダー型の干渉計を例として挙げたが、そ
の他の方式によるものであってもよい。また、上述実施
例はヘテロダイン方式の干渉計をベースとしたものであ
るが、ホモダイン方式の干渉計をベースとしても本発明
を同様に適用できることは明かである。また、移動ステ
ージ５に固定されるコーナーキューブ２は、反射面が測
長方向と直交する方向に伸びた平面鏡としてもよいこと
は言うまでもない。このように、本発明は上述実施例に
限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成
を取り得る。
マッハ・ツェンダー型の干渉計を例として挙げたが、そ
の他の方式によるものであってもよい。また、上述実施
例はヘテロダイン方式の干渉計をベースとしたものであ
るが、ホモダイン方式の干渉計をベースとしても本発明
を同様に適用できることは明かである。また、移動ステ
ージ５に固定されるコーナーキューブ２は、反射面が測
長方向と直交する方向に伸びた平面鏡としてもよいこと
は言うまでもない。このように、本発明は上述実施例に
限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成
を取り得る。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、測定用干渉計の測定光
路上の雰囲気気体の屈折率分布、言い替えると平均屈折
率を高い精度で推定できるため、非常に高精度に波長補
正を行うことができる。従って、各種干渉計測が雰囲気
気体中においても高精度に実行できる。更に、屈折率の
揺らぎの影響を低減するために特に平均化時間を必要と
しないため、計測の高速性が要求される各種位置決め制
御の干渉計測装置に有効である。
路上の雰囲気気体の屈折率分布、言い替えると平均屈折
率を高い精度で推定できるため、非常に高精度に波長補
正を行うことができる。従って、各種干渉計測が雰囲気
気体中においても高精度に実行できる。更に、屈折率の
揺らぎの影響を低減するために特に平均化時間を必要と
しないため、計測の高速性が要求される各種位置決め制
御の干渉計測装置に有効である。
【図１】本発明による干渉計測装置の一実施例を示す一
部断面図を含む構成図である。
部断面図を含む構成図である。
【図２】屈折率補正の方法の説明に供する線図である。
１ 測定用干渉計の偏光ビームスプリッタ ２ コーナーキューブ ４ 測定用干渉計のレシーバ ５ 移動ステージ １１ 屈折率計用の分波用の偏光ビームスプリッタ １２ 真空セル １３ 屈折率計用の合波用の偏光ビームスプリッタ ２１ 温調器 ２２ ファン ２３ 整流器 ２４ 送風ダクト ２５ 窓 ３１，３２ カウンタ ３３ 演算手段 ３４ メモリー
Claims (1)
- 【請求項１】 可干渉性の第１の光ビームを所定の計測
方向に向かう測定ビームと参照ビームとに分ける第１の
光分割手段と、 前記所定の計測方向に前記第１の光分割手段に対して相
対変位自在に配置され、前記測定ビームを反射する測定
用反射手段と、 前記参照ビームを反射する参照用反射手段と、 前記測定用反射手段に反射された前記測定ビームと前記
参照用反射手段に反射された前記参照ビームとの干渉ビ
ームを光電変換する第１の光電変換手段と、 可干渉性の第２の光ビームを主ビームと前記測定ビーム
が通過する雰囲気気体と同じ雰囲気気体が流通する領域
を通過する副ビームとに分離する第２の光分割手段と、 前記主ビームが通過する領域に配置され外界と隔離され
た密閉空間を有すると共に、前記主ビームが通過する部
分が光透過性の密閉容器と、 該密閉容器を通過した後の前記主ビームと前記副ビーム
との干渉ビームを光電変換する第２の光電変換手段と、 該第２の光電変換手段の出力信号より前記計測ビームが
通過する領域の雰囲気気体の屈折率の変化に対応する値
を求める屈折率演算手段と、 前記副ビームの通過領域から前記測定ビームが通過する
領域の前記第１の光分割手段寄りの部分までを覆う送風
ダクトと、 前記測定ビームが通過する領域の雰囲気気体と同一の温
度調節された気体を、前記送風ダクトを介して前記所定
の計測方向に沿って前記測定用反射手段の方向に送風す
る送風手段と、 前記第１の光電変換手段の出力信号、前記屈折率演算手
段により算出された値、前記送風手段より送風される前
記雰囲気気体の風速及び前記測定ビームのおおまかな光
路長より前記測定用反射手段と前記参照用反射手段との
相対変位を算出する変位演算手段とを有する事を特徴と
する干渉計測装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4210799A JPH0634318A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 干渉計測装置 |
| US08/090,579 US5392120A (en) | 1992-07-14 | 1993-07-12 | Dual interferometer measuring system including a wavelength correction resulting from a variation in the refractive index |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4210799A JPH0634318A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 干渉計測装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0634318A true JPH0634318A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16595329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4210799A Withdrawn JPH0634318A (ja) | 1992-07-14 | 1992-07-14 | 干渉計測装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5392120A (ja) |
| JP (1) | JPH0634318A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007221104A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-08-30 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置、および媒体内のオブジェクト位置を測定する装置および方法 |
| JP2012103140A (ja) * | 2010-11-11 | 2012-05-31 | Canon Inc | 干渉計測方法および干渉計測装置 |
| JP2013225661A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-10-31 | Canon Inc | インプリント装置、それを用いた物品の製造方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3448787B2 (ja) * | 1994-08-30 | 2003-09-22 | 株式会社ニコン | ステージ位置計測装置 |
| JP3387075B2 (ja) * | 1994-12-12 | 2003-03-17 | 株式会社ニコン | 走査露光方法、露光装置、及び走査型露光装置 |
| US5724136A (en) * | 1996-10-15 | 1998-03-03 | Zygo Corporation | Interferometric apparatus for measuring motions of a stage relative to fixed reflectors |
| US5870185A (en) * | 1996-10-21 | 1999-02-09 | C.F.C. Technology, Inc. | Apparatus and method for fluid analysis |
| US6417927B2 (en) * | 1999-04-28 | 2002-07-09 | Zygo Corporation | Method and apparatus for accurately compensating both long and short term fluctuations in the refractive index of air in an interferometer |
| US6509971B2 (en) | 2001-05-09 | 2003-01-21 | Nikon Corporation | Interferometer system |
| US6674512B2 (en) | 2001-08-07 | 2004-01-06 | Nikon Corporation | Interferometer system for a semiconductor exposure system |
| US6785005B2 (en) | 2001-09-21 | 2004-08-31 | Nikon Corporation | Switching type dual wafer stage |
| US6665054B2 (en) | 2001-10-22 | 2003-12-16 | Nikon Corporation | Two stage method |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4215938A (en) * | 1978-09-28 | 1980-08-05 | Farrand Industries, Inc. | Method and apparatus for correcting the error of a position measuring interferometer |
| JPH0785112B2 (ja) * | 1987-02-16 | 1995-09-13 | キヤノン株式会社 | ステージ装置 |
| DE3706347A1 (de) * | 1987-02-27 | 1988-09-08 | Fraunhofer Ges Forschung | Laserinterferometer zur interferometrischen laengenmessung |
| AT390325B (de) * | 1988-03-11 | 1990-04-25 | Tabarelli Werner | Interferometrische einrichtung zur messung von lageaenderungen eines beweglichen bauteiles |
| JPH03252507A (ja) * | 1990-03-02 | 1991-11-11 | Hitachi Ltd | レーザ干渉測長装置およびそれを用いた位置決め方法 |
-
1992
- 1992-07-14 JP JP4210799A patent/JPH0634318A/ja not_active Withdrawn
-
1993
- 1993-07-12 US US08/090,579 patent/US5392120A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007221104A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-08-30 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置、および媒体内のオブジェクト位置を測定する装置および方法 |
| JP2012103140A (ja) * | 2010-11-11 | 2012-05-31 | Canon Inc | 干渉計測方法および干渉計測装置 |
| JP2013225661A (ja) * | 2012-03-19 | 2013-10-31 | Canon Inc | インプリント装置、それを用いた物品の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5392120A (en) | 1995-02-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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