JPH064246Y2 - Separate laser interferometer - Google Patents
Separate laser interferometerInfo
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- JPH064246Y2 JPH064246Y2 JP1987052870U JP5287087U JPH064246Y2 JP H064246 Y2 JPH064246 Y2 JP H064246Y2 JP 1987052870 U JP1987052870 U JP 1987052870U JP 5287087 U JP5287087 U JP 5287087U JP H064246 Y2 JPH064246 Y2 JP H064246Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は分離型レーザ干渉計に係り、特に半導体製造設
備の電子ビーム露光装置等の真空室内における被測定物
の微小長さ、表面形状、あるいは物体の微小変位等をレ
ーザ光を利用して測定する分離型レーザ干渉計に関す
る。[Detailed Description of the Invention] [Industrial field of application] The present invention relates to a separation type laser interferometer, and in particular, a minute length, surface shape, etc. of an object to be measured in a vacuum chamber such as an electron beam exposure apparatus of semiconductor manufacturing equipment Alternatively, the present invention relates to a separation type laser interferometer that measures a minute displacement of an object using laser light.
一般に、レーザ干渉計はレーザ光の波長を利用して長さ
等をマイクロメートル単位で高精度に測定できる測定器
として様々な分野で導入され、実用化されている。通
常、このようなレーザ干渉計はレーザビームを発生する
レーザ光源と、レーザ光源からのレーザビームを被測定
物側の可動反射体と参照反射鏡とに照射し、これらの反
射光を重ね合わせて明暗の干渉縞を作成する光学系と、
光学系によって得られた干渉縞をカウントして被測定物
の長さ等を表示するカウンタとから形成されている。In general, a laser interferometer has been introduced and put into practical use in various fields as a measuring instrument capable of highly accurately measuring length and the like in units of micrometers using the wavelength of laser light. Usually, such a laser interferometer irradiates a laser light source that generates a laser beam, a laser beam from the laser light source to a movable reflector and a reference reflecting mirror on the DUT side, and superimposes these reflected lights. An optical system that creates bright and dark interference fringes,
The counter is formed by counting the interference fringes obtained by the optical system and displaying the length and the like of the object to be measured.
しかしながら、前記従来のレーザ干渉計においては、レ
ーザ光源と、プリズム、反射体等の光学系と、カウンタ
とが一緒にケースに収納されているために大形になり、
真空室のような限られたスペースでは、使用しづらい欠
点がある。However, in the conventional laser interferometer, since the laser light source, the optical system such as the prism and the reflector, and the counter are housed together in the case, the size becomes large.
There is a drawback that it is difficult to use in a limited space such as a vacuum chamber.
また、比較的近くにレーザ光源と光学系とを配置してい
る為、光源からの熱の影響によって基板等の熱膨張の影
響及び空気の屈折率変動による波長変化を受けるため、
干渉計の安定性に悪影響を与えてしまう不具合がある。In addition, since the laser light source and the optical system are arranged relatively close to each other, the wavelength of the laser light source and the optical system are affected by the thermal expansion of the substrate and the wavelength of the air due to the refractive index variation.
There is a problem that the stability of the interferometer is adversely affected.
そこでレーザ光源と光学系とを分離し、レーザ光源と光
学系とを光ファイバによって光結合させることが考えら
れる。ところが、レーザ光源と光学系とを光ファイバで
接続すると、光ファイバが曲げ、圧力、温度等の外乱に
よってノイズを受けるという不具合がある。さらに、光
ファイバを電子ビーム露光装置等の真空室中に放電する
と、ファイバの外皮からガスが発生し、ガスが自然放出
されるために、このガスによって真空室内の真空度が低
下し真空装置が正常に動作しなくなってしまう問題もあ
る。また、ファイバの外皮から発生したガスが半導体ウ
ェハー等に付着する虞もある。Therefore, it is conceivable to separate the laser light source and the optical system and optically couple the laser light source and the optical system with an optical fiber. However, when the laser light source and the optical system are connected by an optical fiber, there is a problem that the optical fiber is bent and receives noise due to disturbances such as pressure and temperature. Furthermore, when the optical fiber is discharged into a vacuum chamber such as an electron beam exposure apparatus, a gas is generated from the outer cover of the fiber, and the gas is spontaneously released. There is also a problem that it will not work properly. In addition, the gas generated from the outer cover of the fiber may adhere to the semiconductor wafer or the like.
本考案は上述した従来の技術の問題点に鑑み、光学系が
レーザ光源から発生する熱の影響及び光ファイバの外乱
の影響を受けないと共に真空中に於いてもファイバの外
皮からガスが発生しないレーザ干渉計を提供することを
目的としている。In view of the above-mentioned problems of the conventional technology, the present invention is not affected by the heat generated from the laser light source and the disturbance of the optical fiber in the optical system, and the gas is not generated from the outer sheath of the fiber even in vacuum. The purpose is to provide a laser interferometer.
上述した目的を達成するために、レーザビームを発生す
るレーザ光源と、該レーザ光源からのレーザビームを分
割し、分割した一方のレーザビームを被測定物側の可動
反射体に照射させて反射光を得ると共に他方のレーザビ
ームを参照反射鏡に照射させて反射光を得、これらの反
射光を干渉させて干渉縞を発生させる光学系と、前記干
渉縞を検出素子で検出すると共にその検出信号に基づい
て干渉縞をカウントして前記被測定物の長さ等を表示す
る表示部と、から構成されるレーザ干渉計において、前
記レーザ光源と前記光学系とが真空中で放出ガスの少な
い材料で被覆されている光ファイバによって光結合され
ると共に、前記光学系と表示部とが電気ケーブルを介し
て接続され、前記検出素子は１周期の干渉縞間に空間位
相をずらして複数配置されると共に各検出素子から得ら
れる電気信号を演算することによって光ファイバが外乱
を受けることで生ずるノイズ光を相殺することを特徴と
する。In order to achieve the above-mentioned object, a laser light source for generating a laser beam and a laser beam from the laser light source are divided, and one of the divided laser beams is irradiated to a movable reflector on the side of the object to be measured to reflect light. And the other laser beam is applied to the reference reflecting mirror to obtain reflected light, the reflected light interferes with each other to generate an interference fringe, and the interference fringe is detected by a detection element and its detection signal In a laser interferometer comprising a display unit that displays the length and the like of the object to be measured by counting interference fringes based on the above, a material in which the laser light source and the optical system emit little gas in a vacuum Is optically coupled by an optical fiber coated with, and the optical system and the display unit are connected via an electric cable, and the detection element is provided with a plurality of spatial phase shifts between interference fringes of one cycle. Characterized in that the optical fiber cancels the noise light generated by receiving disturbance by calculating the electric signals obtained from each detector element with the location.
本考案に係る分離型レーザ干渉計では、レーザ光源と光
学系とが分離されて真空中で放出ガスの少ない材料でコ
ーティングした光ファイバによって光結合され、レーザ
光源からのレーザビームは、この光ファイバを通して光
学系に送られる。光学系に入射したレーザビームの位相
変化によって得られる干渉縞は電気信号に光電変換さ
れ、電気ケーブルを介して表示部に出力される。表示部
にはその電気信号に基づく計測値が表示される。このよ
うにレーザ光源と光学系とを分離して光ファイバによっ
て光結合させ、光学系と表示部とを分離して電気ケーブ
ルを介して接続したので、光学系がレーザ光源の熱の影
響を受けない。また、光学系を真空室内に据え付けても
ファイバからはガスが放出されない。In the separation type laser interferometer according to the present invention, the laser light source and the optical system are separated and optically coupled by an optical fiber coated with a material emitting less gas in a vacuum, and the laser beam from the laser light source is Through the optical system. The interference fringes obtained by the phase change of the laser beam incident on the optical system are photoelectrically converted into an electric signal and output to the display unit via the electric cable. A measurement value based on the electric signal is displayed on the display unit. In this way, the laser light source and the optical system are separated and optically coupled by the optical fiber, and the optical system and the display unit are separated and connected via the electric cable, so that the optical system is affected by the heat of the laser light source. Absent. Moreover, even if the optical system is installed in the vacuum chamber, no gas is released from the fiber.
また、干渉縞は、１周期の干渉縞間に空間位相をずらし
て配置された複数の検出素子によって検出され、各検出
素子から得られる電気信号を演算することにより、光フ
ァイバからの射出光のノイズを相殺するので、高精度な
測定が可能となる。Further, the interference fringes are detected by a plurality of detection elements arranged with a spatial phase shifted between the interference fringes of one cycle, and an electric signal obtained from each of the detection elements is operated to calculate the light emitted from the optical fiber. Since noise is canceled out, highly accurate measurement is possible.
以下、添付図面に従って本考案に係る分離型レーザ干渉
計の好ましい実施例について詳説する。Hereinafter, preferred embodiments of a separation type laser interferometer according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第１図には本考案に係る分離型レーザ干渉計１が電子ビ
ーム露光装置等の真空装置に適用された一例が示されい
る。同図において、真空装置は図示していない真空ポン
プによって真空状態に保持される真空室４０が設けられ
ており、真空室４０内には駆動装置４２によって矢印４
３で図示する左右方向に移動されるテーブル４４が配置
されている。テーブル４４上には被測定物体４６が載置
され、被測定物体４６の移動距離が分離型レーザ干渉計
１によってリモート計測される。FIG. 1 shows an example in which the separation type laser interferometer 1 according to the present invention is applied to a vacuum apparatus such as an electron beam exposure apparatus. In the figure, the vacuum device is provided with a vacuum chamber 40 which is maintained in a vacuum state by a vacuum pump (not shown).
A table 44 that is moved in the left-right direction shown in FIG. An object to be measured 46 is placed on the table 44, and the moving distance of the object to be measured 46 is remotely measured by the separation type laser interferometer 1.
分離型レーザ干渉計１はレーザビームを発生するレーザ
光源２と、レーザ光源２からのレーザビームを伝送する
光ファイバ４と、光ファイバ４を通ってレーザビームが
入射する干渉計本体６と、被測定物７の移動に伴って、
後述する光電変換部３２（第３図を参照）から得られる
干渉縞の明暗の電気信号を伝送するケーブル８と、ケー
ブル８を介して入力される前記電気信号に基づいて被測
定物７の微小変位等を演算し表示するカウンタ１０とに
よって構成されている。本体６は真空室４０内の台４１
上に取り付けられている。The separation type laser interferometer 1 includes a laser light source 2 for generating a laser beam, an optical fiber 4 for transmitting the laser beam from the laser light source 2, an interferometer main body 6 on which the laser beam is incident through the optical fiber 4, With the movement of the measured object 7,
A cable 8 that transmits an electric signal of light and dark of interference fringes obtained from a photoelectric conversion unit 32 (see FIG. 3) described later, and a minute amount of the DUT 7 based on the electric signal input via the cable 8. The counter 10 is configured to calculate and display displacement and the like. The main body 6 is a table 41 in the vacuum chamber 40.
Is mounted on.
レーザ光源２として本実施例ではＨｅ−Ｎｅガスレーザ
が用いられる。A He—Ne gas laser is used as the laser light source 2 in this embodiment.
光ファイバ４は真空室４０の壁部４１に設けられた気密
性の光ファイバ・コネクタ３，５を介して接合されてい
る。第２図に第１図上でＡ−Ａ線に沿う光ファイバ４の
断面図が示されており、光ファイバ４はコア４Ａと、コ
ア４Ａの周囲に形成されているクラッド４Ｂと、真空中
で放出ガスの少ない被覆部材４Ｃ（例えばテフロン）と
から構成されている。これにより光ファイバ４からガス
が発生しないようになっている。また、光ファイバ４に
は単一モード又は偏光面を保ってレーザ光を伝送する偏
波面保存光ファイバが用いられる。The optical fiber 4 is spliced via airtight optical fiber connectors 3 and 5 provided on the wall 41 of the vacuum chamber 40. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the optical fiber 4 taken along the line AA in FIG. 1. The optical fiber 4 includes a core 4A, a clad 4B formed around the core 4A, and a vacuum 4C. And a covering member 4C (for example, Teflon) that emits little gas. As a result, no gas is generated from the optical fiber 4. Further, as the optical fiber 4, a polarization-maintaining optical fiber that transmits a laser beam while maintaining a single mode or a polarization plane is used.
ケーブル８は前記光ファイバ・コネクタ３，５と同様
に、真空室４０の壁部４１に設けられた気密性のケーブ
ル・コネクタ１９，２１を介して接続されいる。また、
この電気ケーブル８も真空中で放出ガスの少ない構造の
ケーブルが使用されている。The cable 8 is connected via the airtight cable connectors 19 and 21 provided on the wall portion 41 of the vacuum chamber 40, similarly to the optical fiber connectors 3 and 5. Also,
As the electric cable 8, a cable having a structure in which a small amount of released gas is used in vacuum is used.
第３図には第１図で示した干渉計本体１の内部構造が示
されており、干渉計本体１はセラミックス等で形成され
たケースに収容されている。第３図において光ファイバ
４は、干渉計本体６に着脱自在に取り付けられている光
ファイバコネクタ１２に挿通され支持されている。光フ
ァイバ４を介して入射するレーザビームがコリメートレ
ンズ１３で平行光にされこの光軸Ｌ上に配置されている
ビームスプリッタ１４によって２つの異なる方向に分割
される。即ち分割されたレーザビームのうち一方のレー
ザビームは光軸Ｌ上に配置されている被測定物４６側の
可動反射鏡３８によって反射され、他方のレーザビーム
はこの光軸Ｌに直交する光軸上に配置されている参照反
射鏡１６によって反射される。この参照反射鏡１６は図
示していない調整用のねじで角度の微調整ができるよう
になっている。FIG. 3 shows the internal structure of the interferometer body 1 shown in FIG. 1, and the interferometer body 1 is housed in a case made of ceramics or the like. In FIG. 3, the optical fiber 4 is inserted and supported by an optical fiber connector 12 which is detachably attached to the interferometer body 6. The laser beam incident via the optical fiber 4 is collimated by the collimator lens 13 and split into two different directions by the beam splitter 14 arranged on the optical axis L. That is, one of the divided laser beams is reflected by the movable reflecting mirror 38 on the side of the object to be measured 46 disposed on the optical axis L, and the other laser beam is orthogonal to the optical axis L. It is reflected by the reference reflecting mirror 16 arranged above. The reference reflecting mirror 16 can be finely adjusted in angle with an adjusting screw (not shown).
干渉計本体６にはビームスプリッタ１４を介しレーザビ
ームを本体６の外部に出射させるための開口部３４が形
成されており、この開口部３４には粉塵等の侵入を防ぐ
透明ガラス板３６が設けられている。開口部３４の透明
ガラス板３６を透過するレーザビームは被測定物４６の
上部に取り付けられている可動反射鏡３８に照射され、
この可動反射鏡３８は被測定物４６と一体に移動する。The interferometer main body 6 is formed with an opening 34 for emitting a laser beam to the outside of the main body 6 via the beam splitter 14, and a transparent glass plate 36 for preventing dust and the like from entering is provided in the opening 34. Has been. The laser beam transmitted through the transparent glass plate 36 of the opening 34 is irradiated on the movable reflecting mirror 38 attached to the upper portion of the DUT 46,
The movable reflecting mirror 38 moves integrally with the DUT 46.
参照反射鏡１６と、可動反射鏡３８とによって反射され
た各レーザビームはビームスプリッタ１４によって重ね
合わされる。重ね合わされたレーザビームは光軸Ｌと直
交する光軸上に配置された拡大レンズ２８に入射してビ
ーム幅が広げられ、直角プリズム３０に入射される。直
角プリズム３０に入射されたレーザビームは略９０°の
角度で反射され、反射されたレーザビームはこのレーザ
ビームの光軸上に配置されている光電変換部３２によっ
て受光され、光電変換される。The laser beams reflected by the reference reflecting mirror 16 and the movable reflecting mirror 38 are superposed by the beam splitter 14. The superposed laser beams enter a magnifying lens 28 arranged on an optical axis orthogonal to the optical axis L to widen the beam width and enter a right-angle prism 30. The laser beam incident on the rectangular prism 30 is reflected at an angle of about 90 °, and the reflected laser beam is received by the photoelectric conversion unit 32 arranged on the optical axis of this laser beam and photoelectrically converted.
光電変換部３２は３個の光電素子３２Ａ，３２Ｂ，３２
Ｃから構成されており、各光電素子３２Ａ，３２Ｂ，３
２Ｃは１周期の干渉縞間に2/3π（１２０°）づつ位相
がずれるように配置されている。これにより第４図に示
すように光電素子３２Ａから出力される電気信号(A)８
２、光電素子３２Ｂから出力される電気信号(B)８４及
び光電素子３２Ｃから出力される電気信号(C)８６には
互いに１２０°の位相差が生じるようになっている。ま
た、通常光電素子３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃから出力され
る電気信号(A)８２，(B)８４，(C)８６には光ファイバ
４が外乱を受けることによって直流成分のノイズが含ま
れるようになる。光電変換部３２によって得られた電気
信号はケーブル８を介して前記カウンタ１０に伝送され
被測定物４６の移動距離等が表示される。The photoelectric conversion unit 32 includes three photoelectric elements 32A, 32B, 32.
It is composed of C, and each photoelectric element 32A, 32B, 3
2C is arranged such that the phase shifts by 2 / 3π (120 °) between the interference fringes of one cycle. As a result, the electric signal (A) 8 output from the photoelectric element 32A as shown in FIG.
2. The electrical signal (B) 84 output from the photoelectric element 32B and the electrical signal (C) 86 output from the photoelectric element 32C have a phase difference of 120 ° with each other. Further, the electric signals (A) 82, (B) 84, and (C) 86 output from the normal photoelectric elements 32A, 32B, and 32C may include noise of DC component due to the disturbance of the optical fiber 4. Become. The electric signal obtained by the photoelectric conversion unit 32 is transmitted to the counter 10 via the cable 8 and the moving distance of the DUT 46 is displayed.
カウンタ１０は第５図に示されているように干渉計本体
６の光電変換部３２から出力される３つの電気信号(A)
８２，(B)８４，(C)８６の信号処理を行うための各種の
電子回路によって構成されている。光電変換部３２の各
光電素子３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃからの電気信号は各光
電素子３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃに対応して設けられてい
る３つのＤＣアンプ５０，５６，６０によってそれぞれ
所定レベルに増幅される、各ＤＣアンプ５０，５６，６
０のうちＤＣアンプ５０からの電気信号Ａは差動アンプ
５２の非反転入力端子（＋）と差動アンプ６２の反転入
力端子（−）とに供給され、ＤＣアンプ５６からの電気
信号Ｂは差動アンプ５２の反転入力端子（−）と差動ア
ンプ５８の非反転入力端子（＋）とに供給され、ＤＣア
ンプ６０からの電気信号Ｃは差動アンプ５８の反転入力
端子（−）と差動アンプ６２の非反転入力端子（＋）と
に供給される。これにより差動アンプ５２はＤＣアンプ
５０，５６からの出力信号Ａ，Ｂに基づいて直流成分を
除去した信号A-Bを出力し、また差動アンプ５８はＤＣ
アンプ５６，６０からの出力信号Ｂ，Ｃに基づいて直流
成分を除去した信号B-Cを出力し、さらに差動アンプ６
２はＤＣアンプ５０，６０からの出力信号Ｃ，Ａに基づ
いて直流成分を除去した信号C-Aを出力する。各差動ア
ンプ５２，５８，６２からの出力信号A-B，B-C，C-Aは
ゼロクロスパルス発生回路５４に入力され、このゼロク
ロスパルス発生回路５４は各出力信号A-B，B-C，C-Aの
ゼロクロスにおいてパルス信号を発生する。本実施例で
は第４図に示すように干渉縞の一周期Ｔに６個のパルス
信号８８，８８…が発生するように構成されているの
で、計器の測定分解能はレーザ光の波長を基準にして1/
6波長となる。ゼロクロスパルス発生回路５４からのパ
ルス信号８８はアップ・ダウン判別回路６４を通ってカ
ウント回路６６に入力され、このカウント回路６６によ
ってパルス信号８８の発生数が計数される。カウント回
路６６からは計数値に対応するデジタル信号が出力さ
れ、このデジタル信号は表示部６８及びインターフェイ
ス７０にそれぞれ入力される。表示部６８はそのデジタ
ル信号に基づいてパルス信号の発生数を表示し、インタ
ーフェイス７０はデジタル信号を演算回路７２に転送す
る。演算回路７２は入力されたデジタル信号から被測定
物４６の移動距離等を求めるための所定の演算を行う。
演算回路７２によって求められた移動距離等は表示部７
４によって例えばマイクロメータの単位で表示される。
また、演算回路７２には設置場所における温度及び圧力
（大気圧等）を検出する温度・圧力検出回路７６が接続
されている。これにより、演算回路７２は温度及び圧力
によってレーザ光源２及び光ファイバ４等の特性が変化
しても温度・圧力検出回路７６からの検出信号に基づい
て演算値を補正することができる。The counter 10 has three electric signals (A) output from the photoelectric conversion section 32 of the interferometer body 6 as shown in FIG.
It is composed of various electronic circuits for performing signal processing of 82, (B) 84, and (C) 86. Electric signals from the photoelectric devices 32A, 32B, 32C of the photoelectric conversion unit 32 are amplified to predetermined levels by three DC amplifiers 50, 56, 60 provided corresponding to the photoelectric devices 32A, 32B, 32C, respectively. DC amplifiers 50, 56, 6
Of 0, the electric signal A from the DC amplifier 50 is supplied to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier 52 and the inverting input terminal (−) of the differential amplifier 62, and the electric signal B from the DC amplifier 56 is The electrical signal C from the DC amplifier 60 is supplied to the inverting input terminal (−) of the differential amplifier 52 and the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier 58, and is supplied to the inverting input terminal (−) of the differential amplifier 58. It is supplied to the non-inverting input terminal (+) of the differential amplifier 62. As a result, the differential amplifier 52 outputs the signal AB from which the DC component is removed based on the output signals A and B from the DC amplifiers 50 and 56, and the differential amplifier 58 outputs the DC signal.
A DC signal is removed from the output signals B and C from the amplifiers 56 and 60 to output a signal BC, and the differential amplifier 6
2 outputs a signal CA from which the DC component is removed based on the output signals C and A from the DC amplifiers 50 and 60. The output signals AB, BC, CA from the differential amplifiers 52, 58, 62 are input to a zero-cross pulse generation circuit 54, which generates a pulse signal at the zero-cross of the output signals AB, BC, CA. To do. In this embodiment, as shown in FIG. 4, six pulse signals 88, 88 ... Are generated in one period T of the interference fringe, so the measurement resolution of the instrument is based on the wavelength of laser light. 1 /
There are 6 wavelengths. The pulse signal 88 from the zero-cross pulse generation circuit 54 is input to the count circuit 66 through the up / down determination circuit 64, and the count circuit 66 counts the number of pulse signals 88 generated. The count circuit 66 outputs a digital signal corresponding to the count value, and the digital signal is input to the display unit 68 and the interface 70, respectively. The display unit 68 displays the number of generated pulse signals based on the digital signal, and the interface 70 transfers the digital signal to the arithmetic circuit 72. The arithmetic circuit 72 performs a predetermined arithmetic operation for obtaining the moving distance of the DUT 46 from the input digital signal.
The moving distance and the like obtained by the arithmetic circuit 72 are displayed on the display unit 7.
4 is displayed in units of micrometer, for example.
A temperature / pressure detection circuit 76 that detects the temperature and pressure (atmospheric pressure, etc.) at the installation location is connected to the arithmetic circuit 72. As a result, the arithmetic circuit 72 can correct the arithmetic value based on the detection signal from the temperature / pressure detection circuit 76 even if the characteristics of the laser light source 2, the optical fiber 4 and the like change due to temperature and pressure.
前記の如く構成された真空装置においては、レーザ干渉
計１のレーザ光源２から発生するレーザビームは光ファ
イバ４を通して光学系のビームスプリッタ１４に送られ
ここで分割される。分割されたレーザビームのうち一方
のレーザビームは被測定物上の可動反射鏡３８に照射さ
れ、他方のレーザビームは参照反射鏡１６に照射され
る。前記のレーザビームは開口部３４の透明ガラス板３
６を透過して被測定物４６に取り付けられている可動反
射鏡３８に照射される。ビームスプリッタ１４に於いて
参照反射鏡１６と、可動反射鏡３８とから反射される各
レーザビームが重ね合わされる。可動反射鏡３８は被測
定物４６の移動に伴って移動され、可動反射鏡３８によ
って反射されるレーザビームは位相変化を生じ、これに
より明暗の縞模様が発生する。明暗の縞模様はビームス
プリッタ１４、拡大レンズ２８及び直角プリズム３０を
介して光電変換部３２によって受光され、電気信号に変
換される。この各光電素子３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ、か
ら得られた信号は位相差がそれぞれ2/3πになるように
なっている。カウンタ１０はケーブル８を介して入力さ
れる干渉計本体６の光電変換部３２からの電気信号に基
づいて可動反射鏡３８の移動距離の演算を行う。即ち干
渉縞の明暗の縞模様に対応した光電変換部３２からの電
気信号の強弱の変化数をカウンタ１０によってカウント
し、表示する。また、この際にカウンタ１０は光ファイ
バ４に曲げ、圧力、温度等が加わってレーザ光源２から
のレーザビームにノイズがのっても、光電変換部３２の
３個の光電素子３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃからの電気信号
に基づいて光ファイバの影響を相殺するようになってい
る。これにより可動反射鏡３８の移動距離は光ファイバ
４の影響を受けることなく高精度に測定される。In the vacuum device configured as described above, the laser beam generated from the laser light source 2 of the laser interferometer 1 is sent to the beam splitter 14 of the optical system through the optical fiber 4 and is split there. One of the divided laser beams is applied to the movable reflecting mirror 38 on the object to be measured, and the other laser beam is applied to the reference reflecting mirror 16. The laser beam is transmitted through the transparent glass plate 3 in the opening 34.
After passing through 6, the movable reflecting mirror 38 attached to the DUT 46 is irradiated. In the beam splitter 14, the laser beams reflected by the reference reflecting mirror 16 and the movable reflecting mirror 38 are superposed. The movable reflecting mirror 38 is moved along with the movement of the object to be measured 46, and the laser beam reflected by the movable reflecting mirror 38 undergoes a phase change, whereby a bright and dark striped pattern is generated. The bright and dark striped pattern is received by the photoelectric conversion unit 32 via the beam splitter 14, the magnifying lens 28, and the rectangular prism 30, and converted into an electric signal. The signals obtained from the photoelectric devices 32A, 32B, and 32C have a phase difference of 2 / 3π. The counter 10 calculates the moving distance of the movable reflecting mirror 38 based on the electric signal from the photoelectric conversion unit 32 of the interferometer body 6 input via the cable 8. That is, the number of changes in the intensity of the electric signal from the photoelectric conversion unit 32 corresponding to the light and dark stripes of the interference fringes is counted by the counter 10 and displayed. Further, at this time, even if the counter 10 bends the optical fiber 4, pressure, temperature, etc. add noise to the laser beam from the laser light source 2, the three photoelectric elements 32A, 32B, The influence of the optical fiber is canceled based on the electric signal from 32C. As a result, the moving distance of the movable reflecting mirror 38 is measured with high accuracy without being affected by the optical fiber 4.
尚、干渉計本体６と、被測定物３８とが遠距離にある場
合には高コヒーレント光を発生する光源を使用すれば被
測定物３８の変位量を正確に測定することができる。When the interferometer main body 6 and the object 38 to be measured are at a long distance, a displacement amount of the object 38 to be measured can be accurately measured by using a light source that generates highly coherent light.
前記実施例によれば、レーザ光源２、本体６及びカウン
タ１０を分離し、レーザ光源２と本体６の光学系とをに
光ファイバ４よって光結合させると共に本体６の光電変
換部とカウンタ１０とをケーブルによって接続したの
で、レーザ光源２、本体６、カウンタ１０を真空室内の
測定対象物に一体に設置させる必要がなく本体６のみを
測定対象物に据付けつければよいのでリモート計測が可
能となる。According to the above embodiment, the laser light source 2, the main body 6 and the counter 10 are separated, the laser light source 2 and the optical system of the main body 6 are optically coupled to each other by the optical fiber 4, and the photoelectric conversion unit of the main body 6 and the counter 10 are connected. Since the laser light source 2, the main body 6, and the counter 10 do not need to be integrally installed on the measurement object in the vacuum chamber, since only the main body 6 needs to be installed on the measurement object, remote measurement is possible. .
また、本体６のケースをセラミックス等の不揮発性材料
で形成しレーザ光源２と本体６とを不揮発性光ファイバ
によって光結合させたので、本体６を真空装置内に据付
けて使用しても、真空度を著しく低下させることがな
い。Further, since the case of the main body 6 is made of a non-volatile material such as ceramics and the laser light source 2 and the main body 6 are optically coupled by a non-volatile optical fiber, even if the main body 6 is installed in a vacuum device and used, a vacuum is generated. Does not significantly reduce the degree.
尚、前記実施例では干渉計本体６で発生した干渉光を本
体６内に設けられた光電変換部３２によって電気信号に
変換しこの電気信号をケーブル８を介してカウンタ１０
に伝送させるように構成したが、これに限らず第６図に
示すように束ねられた３本の光ファイバ９０，９２，９
４によって受光された干渉光をカウンタ１０に伝達する
ように構成してもよい。In the above embodiment, the interference light generated in the interferometer main body 6 is converted into an electric signal by the photoelectric conversion section 32 provided in the main body 6, and the electric signal is transferred via the cable 8 to the counter 10.
However, the present invention is not limited to this, and three optical fibers 90, 92, 9 bundled as shown in FIG. 6 are used.
The interference light received by 4 may be transmitted to the counter 10.
以上に説明したように本考案に係る分離型レーザ干渉計
では、レーザ光源と本体の光学系とを不揮発性材料でコ
ーティングした光ファイバによって光結合したので、真
空装置における測定であっても本体のみを据え付けるこ
とによって真空度を低下させずにリモート測定すること
ができる。As described above, in the separable laser interferometer according to the present invention, the laser light source and the optical system of the main body are optically coupled by the optical fiber coated with the non-volatile material. By installing, remote measurement can be performed without lowering the degree of vacuum.
第１図は本考案に係る分離型レーザ干渉計を真空装置に
適用した一実施例を示す説明図、第２図は第１図に示し
た光ファイバの構造を示す断面図、第３図は第１図に示
した干渉計本体の内部構造を示す説明図、第４図は第１
図に示した干渉計本体の光電変換部の電気信号波形図、
第５図は第１図に示したカウンタの概略構成を示す回路
ブロック図、第６図は本発明に係る分離型レーザ干渉計
の他の実施例の概略構成を示す説明図である。 ２……光源、４……光ファイバ、６……干渉計本体、８
……ケーブル、１０……カウンタ、４６……被測定物。FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment in which the separation type laser interferometer according to the present invention is applied to a vacuum device, FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the optical fiber shown in FIG. 1, and FIG. Explanatory drawing showing the internal structure of the interferometer body shown in FIG. 1, FIG.
Electrical signal waveform diagram of the photoelectric conversion unit of the interferometer body shown in the figure,
FIG. 5 is a circuit block diagram showing a schematic configuration of the counter shown in FIG. 1, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of another embodiment of the separation type laser interferometer according to the present invention. 2 ... Light source, 4 ... Optical fiber, 6 ... Interferometer body, 8
…… Cable, 10 …… Counter, 46 …… DUT.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 豊田 幸司 茨城県新治郡桜村梅園１丁目１番４号 工 業技術院計量研究所内 (72)考案者 黒沢 俊郎 東京都三鷹市下連雀９丁目７番１号 株式 会社東京精密内 審査官 江藤 保子 (56)参考文献 特公 昭59−28842（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許3738754（ＵＳ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Koji Toyoda 1-4, Sakuramura Umezono, Shinji-gun, Ibaraki Inside Institute of Industrial Science and Technology (72) Inventor Toshiro Kurosawa 9-7 Shimorenjaku, Mitaka City, Tokyo No. Tokyo Seimitsu Co., Ltd. Examiner Yasuko Eto (56) References Japanese Patent Publication No. 59-28842 (JP, B2) US Patent 3738754 (US, A)
Claims (2)
方のレーザビームを被測定物側の可動反射体に照射させ
て反射光を得ると共に他方のレーザビームを参照反射鏡
に照射させて反射光を得、こられの反射光を干渉させて
干渉縞を発生させる光学系と、 前記干渉縞を検出素子で検出すると共にその検出信号に
基づいて干渉縞をカウントして前記被測定物の長さ等を
表示する表示部と、 から構成される分離型レーザ干渉計において、 前記光学系及び被測定物を含む測定部を真空室内に配置
すると共に前記レーザ光源及び表示部を前記真空室外に
配置し、 前記レーザ光源と前記光学系とが気密性をもって前記真
空室の壁部を貫通する真空中で放出ガスの少ない材料で
被覆されている光ファイバによって光結合されると共
に、前記光学系と表示部とが気密性をもって前記真空室
の壁部を貫通する真空中で放出ガスの少ない材料で被覆
されている電気ケーブル又は光ファイバによって電気的
接続又は光結合されることを特徴とする分離型レーザ干
渉計。1. A laser light source for generating a laser beam, a laser beam from the laser light source is divided, and one of the divided laser beams is applied to a movable reflector on the side of the object to be measured to obtain reflected light and the other. An optical system that irradiates the reference reflecting mirror with the laser beam of to obtain reflected light, and causes the reflected light to interfere to generate an interference fringe, and the interference fringe is detected by a detection element and based on the detection signal thereof. A separation type laser interferometer comprising a display section for counting interference fringes and displaying the length and the like of the object to be measured, wherein a measuring section including the optical system and the object to be measured is arranged in a vacuum chamber. The laser light source and the display unit are disposed outside the vacuum chamber, and the laser light source and the optical system are hermetically sealed with a material that emits less gas in a vacuum that penetrates the wall of the vacuum chamber. The optical system is optically coupled to the display unit, and the optical system and the display unit are electrically connected to each other by an electric cable or an optical fiber that is covered with a material that emits less gas in a vacuum that penetrates the wall of the vacuum chamber. Alternatively, a separated laser interferometer characterized by being optically coupled.
材によって形成されたケースに収納されていることを特
徴とする実用新案登録請求の範囲第(1)項記載の分離型
レーザ干渉計。2. The separation type laser interferometer according to claim (1), characterized in that the optical system is housed in a case formed of a non-volatile member such as ceramics.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987052870U JPH064246Y2 (en) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | Separate laser interferometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1987052870U JPH064246Y2 (en) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | Separate laser interferometer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63159707U JPS63159707U (en) | 1988-10-19 |
| JPH064246Y2 true JPH064246Y2 (en) | 1994-02-02 |
Family
ID=30878431
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1987052870U Expired - Lifetime JPH064246Y2 (en) | 1987-04-08 | 1987-04-08 | Separate laser interferometer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH064246Y2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US3738754A (en) | 1970-03-20 | 1973-06-12 | Thomson Csf | Optical contacting systems for positioning and metrology systems |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS60176109U (en) * | 1984-04-28 | 1985-11-21 | 鈴木 範人 | Interference fringe moving direction determination device |
| JPS6113206A (en) * | 1984-06-29 | 1986-01-21 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Glass fiber for optical transmission |
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1987
- 1987-04-08 JP JP1987052870U patent/JPH064246Y2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3738754A (en) | 1970-03-20 | 1973-06-12 | Thomson Csf | Optical contacting systems for positioning and metrology systems |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63159707U (en) | 1988-10-19 |
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