JPH1090175A - 測定経路内のガスの屈折率の変動を測定する装置及び方法 - Google Patents
測定経路内のガスの屈折率の変動を測定する装置及び方法Info
- Publication number
- JPH1090175A JPH1090175A JP9222802A JP22280297A JPH1090175A JP H1090175 A JPH1090175 A JP H1090175A JP 9222802 A JP9222802 A JP 9222802A JP 22280297 A JP22280297 A JP 22280297A JP H1090175 A JPH1090175 A JP H1090175A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- measurement path
- phase
- refractive index
- light
- heterodyne
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
- G01B9/02007—Two or more frequencies or sources used for interferometric measurement
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01B9/02001—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties
- G01B9/02002—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using two or more frequencies
- G01B9/02003—Interferometers characterised by controlling or generating intrinsic radiation properties using two or more frequencies using beat frequencies
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01B2290/60—Reference interferometer, i.e. additional interferometer not interacting with object
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- 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
- G01B2290/70—Using polarization in the interferometer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
の動作に実質的に影響されないで測定する装置及び方法
を提供する。 【解決手段】 測定経路(66)における、例えば空気
のようなガスの屈折率における変動を測定する方法及び
装置は、これらの変動に無関係に対象物体(67)の変
位を測定するのに使用できる。コヒーレント光(1,
4)の光源は、測定経路(66)に沿って実質的に互い
に調波関係を有する光源波長(λ1,λ2)を備えた2つ
の光源光線(11,12)を供給する。 光線(11,
12)は、測定経路(66)全体にわたって多重通過を
形成し、それぞれの光線に対する通過数が調波関係を有
し、測定経路(66)に沿った動作に実質的に影響され
ないスーパーヘテロダイン変調位相を供給するため、供
給された光線波長と測定経路(66)の全体にわたる通
過数とに基づくヘテロダイン移相を供給するため、波長
間の前記の実質的な調波関係と実質的に同様の関係であ
る。
Description
スの屈折率の変動を測定する装置及び方法に関する。さ
らに詳しくはこの発明は、距離及び屈折率測定用光学的
機器であって測定経路内のガスの屈折率の変動に無関係
な、干渉計法による距離測定、特に、多重通過干渉計を
用いて空気の屈折率を測定するスーパーヘテロダイン装
置及び方法に関する。
においてしばしば遭遇する問題は、空気柱の屈折率の測
定である。例えば、空気柱が試料セルの中に収容され温
度、圧力及び物理的寸法がモニタされているようなと
き、高度に制御された環境下での屈折率測定のいくつか
の手法が存在する。例えば、J. Terrienによる“干渉計
法長さ計測のための空気屈折計”(An air refractomet
er for interference length metrology)と題するMetr
ologia 1(3)、80〜83(1965年)の論文を見よ。
しい測定は、制御されない温度及び圧力のもとで、未知
のまたは変化する長さを有する測定経路にわたる屈折率
の変動を測定することである。このような状況は、地球
物理学上の、あるいは気象学上の測量においてしばしば
生じるが、空気の密度及び組成の変化により大気が当然
のこととして制御されないので屈折率が劇的に変化す
る。この問題は、H. Matsumoto 及びK. Tsukaharaによ
る“長距離測定における大気位相変動の影響(Effects
of the atmospheric phase fluctuation on longdistan
ce measurement)と題するAppl、Opt. 23(19) 3388-339
4 (1984)の論文に記載され、また、G. N.Gibsonらによ
り“大気中の光学的光路長の変動”(Optical path len
gth fluctuation in the atmosphere)と題するAppl、O
pt. 23 (23)4月、4383-4389 (1984)の論文に記載され
ている。
問題の例として、例えば集積回路のマイクロリソグラフ
製作において採用されるような高精度の距離測定干渉計
測法である。例としては、N. Bobroffによる“大気乱流
と非直線性によるレーザ干渉計の残余誤差”(Residual
errors in laser interferometry from air turbulenc
e and non-linearity)と題するAppl、Opt. 26 (13)267
6-2682(1987)の論文及び同じくN. Bobroffによる“変
位測定干渉計法における最近の進歩”(Recentadvances
in displacement measuring interferometry)と題す
る「計測科学と技術」(Measurement science & tech.)
4 (9)、907-926 (1993)論文を見よ。
大きさにおいて0.1ppm (100万分率)のオーダーであり
0.005ppmの精度でなければならない。これらの高精度
は、周波数安定化レーザ光源(frequency-stabilized l
aser sources)と高解像位相検出を必要とする。
相評価(phase estimation)のヘテロダイン方式は先行
技術としてしばしば見い出される。例えば、公知の形式
のヘテロダイン距離測定干渉計の先行技術の中で、光源
がわずかに異なる光学的周波数(例えば2MHz)を有
する2つの直交偏波を出射するものがある。この場合、
干渉計の受信器は、一般的に時間的に変化する干渉計信
号を測定するための直線偏波器(linear polarizer )
と光検出器とからなる。その信号はうなり周波数(beat
frequency)で発振され、信号の位相は相対位相差に対
応する。さらにヘテロダイン距離測定干渉計法における
先行技術の代表例としては、G. E. Sommargren及びM. S
chahamの共有に係る米国特許第4,688,940 (1987)に教示
がある。しかしながら、これら公知の形式の干渉計によ
る計測学は、屈折率における変動によって制限され、そ
れら自体では、次世代のマイクロリソグラフ器具として
適切ではない。
は、J. D. Redman及びM. R. Wallによる“表面までの距
離を測定する干渉計による方法及び装置”(Interferom
etric method and apparatus for measuring distance
to a surface)と題する米国特許第4,005,936号(1977)
の開示がある。RedmanとWallにより教示されたこの手法
は、互いが2つの部分に分割された、2つの異なる波長
のレーザ光線を使用することにより構成される。周波数
シフト(frequency shifts)は、それぞれの光線の一部
の中に導入される。それぞれの光線の一部は対象物体か
ら反射し、1つの光検出器において他の部分と再結合す
る。
相が表面までの距離の尺度となる異なる差異周波数が得
られる。差異周波数に付随する位相の相当波長(equiva
lentwavelength)は、2つのレーザ波長の積を2つの波
長の差で除算したものに等しい。このRedmanとWallの先
行技術の2波長技術は測定の不確実性を減少するが、し
かし少なくとも単一波長技術と同じ位に空気の率変動の
有害な影響に敏感である。
2つの波長干渉計法の他の例には、R. Da(エーウムラウ
ト)ndlikerとW. Heerburgg(1990)による“光学的ヘテロ
ダインプロセスを有する2波長干渉計法及び装置と、位
置または距離測定のための使用法”(Method and appa
ratus for two-wavelength interferometry with optic
al heterodyne processes and use for position or ra
nge finding)と題する米国特許第4,907,886号に開示が
ある。
dliker, R. Thalmann及びD. Prongueによる“スーパー
ヘテロダイン検出を用いた2波長レーザ干渉計法”(Tw
o-wavelength laser interferometry using superheter
odyne detection)と題するOpt. Let. 13 (5), 339-341
(1988)の論文にも記載され、さらにR. Da(エーウムラ
ウト)ndliker, K. Hug, J. Politch及びE. Zimmermann
による“多重波長干渉計法による高精度距離測定”(Hi
gh-accuracy distance measurements with multiple-wa
velength interferometry)と題する論文にも記載され
ている。
ーウムラウト)ndliker らのシステムは、光線のそれぞ
れが音響−光学変調(acousto-optic modulation)によ
り周波数で分離された2つの偏光成分を備えた2波長レ
ーザ光線を使用する。これらの光線がマイケルソン干渉
計を共線的に通過した後、偏光成分は混合され、その結
果ヘテロダイン信号を生成する。ヘテロダイン信号は、
2つの波長のそれぞれに対して異なる周波数を有するの
で、その結果生じるいわゆるスーパーヘテロダイン信号
は、ヘテロダイン周波数における差に等しい周波数と、
2つのレーザ波長の積を2つの波長の差で除算したもの
に等しい相当波長に付随する位相とを有することにな
る。
ば、前記スーパーヘテロダイン信号の位相は、測定対象
物体の位置及び相当波長にのみ依存するものと推測され
る。したがって、このシステムもまた、空気の屈折率の
変動について測定及び補正を行うことが企図されていな
い。
ウト)ndliker とHeerburgg(上述した)とによって改良
された2波長スーパーヘテロダイン技術の他の例は、Z.
Sodnik, E. Fischer, T. Ittner及びH. J. Tizianiに
よる“整合回折格子技術を用いた2波長ダブルヘテロダ
イン干渉計法”(Two-wavelength double heterodynein
terferometry using a matched grating technique)と
題するAppl、Opt. 30(22), 3139-3144 (1991)の論文
と、S. Manhart及びR. Maurerによる“2重波長ヘテロ
ダイン干渉計法のためのダイオードレーザ及びファイバ
光学”(Diode laser and fiber optics for dual-wave
length heterodyne interferometry)と題するSPIE 131
9, 214-216 (1990)の論文に見られる。しかし、これら
の例のいずれもが率変動の問題を挙げていない。
びスーパーヘテロダイン干渉計法における先行技術は、
空気の屈折率の変動の測定及び補正のための満足できる
手法及び相当する手段を提供しない。先行技術における
この欠陥は、重大な測定の不確かさを生み、例えば集積
回路のマイクロリソグラフ製作のような干渉計法を用い
るシステムの精度に深刻な影響を与える。その結果とし
て、将来の干渉計法は屈折率変動の測定及び補正の発明
性のある新しい方法及び手段を具備する必要があるだろ
う。
測定経路に沿って圧力と温度についての変化を測定し、
光路の屈折率への影響を計算することである。この計算
を実行するための数式は、F. E. Jones, J.Resによる
“空気の屈折”(The refractivity of air )と題する
NBS 86 (1), 27-32 (1981)の論文に開示されている。こ
の手法の実行は、W. T. Estlerによる“空気中での高精
度変位干渉計法”(High-accuracy displacement inter
ferometry in air)と題するAppl. Opt. 24 (6),808-81
5 (1985)の論文に記載されている。しかしながら、この
手法は、概略値のみを提供する点で同様に不満足なもの
であり、扱いにくく、空気の密度の緩やかな全体的変動
のみを補正するものである。
より直接的な方法は、多重波長距離測定(multiple-wav
elength distance measurement)による。その基本的原
理は次のように理解されるであろう。干渉計とレーザレ
ーダは、リファレンスと対象物体との間で、たいていは
大気中で、光学的光路長を測定する。光学的光路長は、
屈折率と測定光線が通過した物理的長さの積の総和であ
る。
光路は波長と無関係であるので、機器が少なくとも2つ
の波長を使用しているならば一般的に、通常屈折率の変
動から物理的経路長を分離可能である。波長にともなう
率の変化は分散(dispersion)として知られており、し
たがってこの手法は分散手法(dispersion techniqu
e)として以後、記載する。
し、レーザの導入以前に逆上る。K. E. Erickson (J. O
pt. Soc. Am. 52 (7), 781-787 (1952))による“無制
御雰囲気を通過する長距離光路干渉計”(Long-path in
terferometry through an uncontrolled atmosphere)
と題する論文には基本原理が記載され、地球物理学上の
測定のこの手法の実行可能性の分析が示されている。補
足的な理論的提案はP. L. Bender及びJ. C. Owensによ
る“大気の屈折率変動に対する光学的距離測定の補正”
(Correction of optical distance measurements for
the fluctuatingalmospheric index of refraction)
(J. Geo. Res. 70 (10), 2461-2462 (1965))と題する
論文に見い出される。
く商業的距離測定レーザレーダは、1970年代に登場し
た。K. B. Earnshaw及びE. N. Hernandezによる“大気
の屈折率を補正する2レーザ光学的距離測定器具”(Tw
o-laser optical distance-measuring instrument that
corrects for the atmospheric index of refractio
n)と題するAppl. Opt. 11 (4), 749-754 (1972)の論文
は、5から10kmの測定経路にわたって作動するマイクロ
波変調のHeNe(ヘリウムネオン)とHeCd(ヘリウムカド
ミウム)レーザを使用する先行技術の器具を開示する。
z及びK. B. Earnshawによる“大気の屈折率を補正する
2レーザ(4416A及び6328A)光学的距離測定器具のフィ
ールドテスト”(Field Tests of a two-laser(4416A
及び6328A)optical distance-measuring instrument c
orrecting for the atmospheric index of refractio
n)と題するJ. Geo. Res. 77(35), 6994-6998 (1972)の
論文に見い出される。さらに分散手法の応用の例は、E.
Berg及びJ. A. Carterによる“レイトレーシングによ
る単一及び二重色レーザーの距離補正”(Distance cor
rections for single-and dual-color lasers by ray t
racing )と題するJ. Geo. Res. 85 (B11), 6513-6520
(1980)の論文と、L. E. Slater及びG. R. Huggettによ
る“地球物理学的実験のための多重波長距離測定器具”
(A multi-wavelength distance-measuring instrument
for geophysical experiments )と題するJ. Geo. Re
s. 81(35), 6299-6306 (1976) の論文に記載されてい
る。
は、特に輝度変調(intensity modulation)レーザレーダ
ーを使用するが、その先行技術の中ににおいて光学的干
渉位相検出は近距離である程、より有利である。“精密
寸法測定を行うための装置及び方法”(Apparatus for
and method of obtaining precision dimensional meas
urements)(1972)と題するR. B. Zipin及びJ. T. Zalus
kyの米国特許第3,647,302号において、例えば温度、湿
度及び圧力のような周囲の環境における変化を補正する
ために多重波長を使用する干渉計法による変位測定シス
テムの先行技術が開示されている。この先行技術の器具
は、特に移動対象物体を使用して、すなわち、変化する
物理的光路長を有する対象物体を使用して作動させる設
計であるが、先行技術のZipin及びZaluskyの位相検出手
段は高精度測定に対して不十分な正確さである。
u, H. Matsumoto及びT. Ooishi による“空気の屈折率
の変化を測定するための長腕2色干渉計法”(Long-arm
two-color interferometer for measuring the change
of air refractive index)と題するSPIE 1319,Optic
s in complex systems, 538-539 (1990) に記載されて
いる。Zhuらによるこのシステムは、直角位相(quadrat
ure phase)検出とともに1064ナノメートル波長のYA
Gレーザー及び632ナノメートル波長のヘリウムネオン
レーザーを使用する。
路距離干渉計法のための大気の位相及び輝度乱調の測
定”(Measurement of atmospheric phase and intensi
ty turbulence for long-path distance interferomete
r)と題された第3回光波検出技術会のAppl Phys. Soc.
of Japan, 39 (1989) の日本における先行論文に記載
されている。しかし、これらの論文に記載されたZhuら
の干渉計法は、例えば、マイクロリソグラフ用サブミク
ロン干渉計法においてすべての適用に対し不満足な解像
度しか得られない。
法についての最近の試みは、A. Ishidaの米国特許第4,9
48,254号に記載されたアプローチに見ることができる。
同様の先行技術の装置は、Ishidaによる“乱流による誤
差を除去するために第2高調波光を使用する2波長変位
測定用干渉計”(Two wavelength displacement-measur
ing interferometer using second-harmonic light to
eliminate air-turlulence-induced errors )と題する
Jpn.J.Appl. Phys. 28 (3), L473-475 (1989)の論文に
記載されている。この論文には、2波長分散検出による
屈折率の変動により生じた誤差を除去する変位測定用干
渉計法が、この論文に開示されている。
の技術における公知の周波数2重化水晶の手段(means
of a frequency-doubling crystal)により同時に2つ
の波長を提供する。BBO二重化水晶の使用により基本
的に位相が固定された(phase locked)2つの波長が得
られ、それによって屈折率測定の安定性及び確度は大き
く改善される。しかし、簡単なホモダイン直角位相検出
(homodyne quadrature detection)を使用する位相検出
手段は、高解像度位相測定には不充分である。さらに、
位相検出及び信号処理手段は、対象物体の動きが、正確
に検出するのが困難な急速な位相の変化を生じるような
動的測定には適さない。
テム”(Interferometric measuring system with air
turbulence compensation)と題するS. A. Lis (1995)
による米国特許第5,404,222号には、率変動の検出及び
補正のため分散手法を用いる2波長干渉計法が開示され
ている。(26)同様の装置が、“IC製造のための大気乱
流補正干渉計法”(An air turbulence compensated in
terferometer for IC manufacturing)と題するLisによ
るSPIE 2440 (1995) の論文に開示されている。S. A. L
isによる米国特許第5,404,222号の改良は1996年7月に
登録された米国特許第5,537,209号に開示されている。J
pn. J. Appl. Phys(上述)においてIshidaによって教
示されたことに関するこのシステムの基本的革新点は、
位相検出手段の精度を改善するために他のBBO2重化
水晶を追加したことにある。
異なる要素である波長を有する2つの光線を光学的に干
渉させることができる。合成された干渉は屈折率に直接
的に依存するが、ステージの動作には実質的に依存しな
い位相を有する。しかし、Lisによって教示されたシス
テムは、複雑でありすべての測定経路に対して追加のB
BO水晶を必要とする。
6つ以上の測定経路を使用するのでBBOは12000ドル
以上のコストを要し、追加の水晶は重大なコスト負担と
なる。Lisのシステムの更なる欠点はPZT変換器(tran
sducer)の物理的変位に基づく低速(32−HZ)位相検出
システムを使用することにある。
は空気の屈折率の変動を測定し補正するための、実用的
で、高速で、高精度な方法及び対応する手段を提供しな
いことだ。先行技術の限界は下記の未解決の技術的困難
から主として生じる。(1)先行技術のヘテロダイン及
びスーパーヘテロダイン干渉計法は空気の屈折率の変動
により正確さが限定される;(2)率変動を測定する先
行技術の分散手法は、特に高精度距離測定干渉計法の通
常の精度より1桁上回るような、干渉計法の位相測定に
おける極めて高い正確さを要求する;(3)位相測定の
正確さを向上させるための先行技術の干渉計法に対する
自明の修正では、最新のマイクロリソグラフ設備におけ
るステージ動作の高速性に相容れない程度の測定時間が
増加する;(4)分散手法の先行技術は、少なくとも2
つの極めて安定なレーザー光源または、多重で位相が固
定された波長を出射する単一光源を必要とする;(5)
マイクロリソグラフ分野における分散手法の先行技術
は、測定中のステージの動作に敏感であり、その結果、
系統誤差を生じる;及び(6)例えばLisの米国特許第
5,404,222号に開示されたような、検出システムの一部
に、2重水晶を使用する先行技術は高価で、複雑にな
る。
存在下でマイクロリソグラフのための変位測定を行うい
かなる実用的な干渉計システムも存在していない。この
発明の目的は、上記した率の変動の存在下で変位測定を
高精度で行い得る実用的な干渉計システムを提供するこ
とにある。
経路内のガスの屈折率の変動を測定する装置であって、
それぞれが直交偏光状態であり、異なる波長と実質的な
調波関係とを有する少なくとも2つの光線を出射する光
源と、前記光線のそれぞれの直交偏光状態の間で周波数
差を生成する手段と、前記光線が同じ測定経路を通過す
るよう前記光線を整列させる手段と、移相光線を生成す
る光学的手段とを設け、その光学的手段は、光線に対し
て前記測定経路にわたって多重通過を生成する手段を備
えてなり、それぞれの光線に対する通過数は、波長間の
前記の実質的な調波関係と実質的に同様の関係で調波関
係を有し、前記の光学的に生成された光線の移相が、測
定経路の全体における通過数と前記測定経路の物理的長
さ及び前記測定経路における前記ガスの屈折率との積に
比例する大きさを有し、さらに、前記移相光線のそれぞ
れの偏光成分を混合し、混合された出力光線を生成する
手段と、前記光線の前記偏光状態の間の周波数差に関連
しヘテロダイン位相を備えるヘテロダイン周波数の振動
からなる前記混合出力光線の強度からヘテロダイン電気
信号を生成する手段と、前記ヘテロダイン電気信号の少
なくとも2つを混合して2つの対応するヘテロダイン周
波数の差の1/2に実質的に等しいスーパーヘテロダイ
ン変調周波数と、前記2つの対応するヘテロダイン位相
間の差の1/2に実質的に等しいスーパーヘテロダイン
変調位相とを有する振幅変調搬送波からなる少なくとも
1つのスーパーヘタロダイン電気信号を生成する手段
と、前記スーパーヘテロダイン変調位相を解析して前記
測定経路にわたって前記屈折率の変動を求める手段とを
設けてなる測定経路内のガスの屈折率の変動を測定する
装置が提供される。
て既知の略調波関係(harmonic relationship)を有す
る、それぞれが異なる波長を備えた少なくとも2つの光
線の光源; (2)少なくとも2つの光線について異なる周波数差と
なるような、光線のそれぞれの2つの直交偏光状態の間
で周波数差を生成する手段; (3)前記光線が実質的に同じ測定経路を通過するよう
光線の全部を整列させる光学的手段; (4)光学的手段が、それぞれの光線に対する通過数
が、波長間の既知の略調波関係と実質的に同じ関係で調
波関係を有する光線について前記測定経路にわたって多
重通過を発生させる手段からなり、前記光学的に生成さ
れた光線の移相が、前記の測定経路の全体における通過
数と前記測定経路の物理的長さと前記測定経路における
ガスの屈折率との積に比例する大きさを有し、前記の屈
折率は波長の関数であり、それによって移相された光線
のそれぞれに対して異なる値となり、前記光線のそれぞ
れの偏光状態の間で移相を生じさせることにより移相さ
れた光線を生成する光学的手段; (5)移相光線のそれぞれの偏光成分を混合し2以上の
混合された出力光線を生成するための、好ましくは偏光
子である手段; (6)ヘテロダイン電気信号が光線の偏光状態の間で周
波数差に関するヘテロダイン周波数で振動することによ
り特長付けられ、ヘテロダイン電気信号がさらにヘテロ
ダイン位相で特長付けられる、好ましくは光電検出器で
ある混合された出力光線の強度からヘテロダイン電気信
号を生成する手段; (7)2つの対応するヘテロダイン周波数の差の半分に
等しいスーパーヘテロダイン変調周波数及び2つの対応
するヘテロダイン位相の間における差の半分に等しいス
ーパーヘテロダイン変調位相を有する振幅変調搬送波
(amplitude-modulatedcarrier)からなる少なくとも1
つのスーパーヘテロダイン電気信号を生成するために、
ヘテロダイン電気信号を生成する好ましくは電子的な、
ヘテロダイン電気信号のいずれか2つを混合する手段; (8)測定経路にわたってガスの屈折率の変動を求める
ために前記スーパーヘテロダイン変調位相を解析するた
めの、好ましくは電子的な、手段からなる、測定経路に
おけるガスの屈折率の変動を測定する装置及び方法であ
って前記変動に依存しない距離測定干渉計のために有用
な装置及び方法が提供される。
光源の波長が実質的に調波関係を有しかつ通過数が同様
に調波関係を有する多重通過によって発生した移相であ
る時、この発明の手段は、ステージの動作に実質的に影
響されないスーパーヘテロダイン変調位相を提供する。
スーパーヘテロダイン変調位相は、空気の屈折率におけ
る変動の直接の尺度である。スーパーヘテロダイン変調
周波数は、いずれかの適切な値に調整することができる
ので、屈折率変動を補正するための位相測定の正確さが
適切に増大される。先行技術に対するこれらの改善は、
例えば2重化水晶などの高価な光学的素子なしに、さら
にステージ動作の高速性にいかなる制限をも設けること
なしに簡便に達成される。
るモニタ干渉計手段と主たる装置において使用されるの
と実質的に同じ電子処理手段とを使用することにより、
光源波長における予期されない変動を補正する能力を有
するものが含まれる。モニタ干渉計は好ましくは注意深
くコントロールされた屈折率をもつ固定モニタ経路長を
備え、モニタにおけるいかなる測定された変化も波長の
安定性にのみ起因しその尺度を与えるものとなる。
Hillによる“電子的周波数倍増を用いた空気の屈折率
を補正するスーパーヘテロダイン干渉計及び方法(Supe
rheterodyne interfetometer and method for,compensa
ting the refractive indexof air using electronic f
requency multiplication)と題する同時係属共有米国
特許出願に関し、それらの内容全部を参照することによ
って本願の一部をなすものとして組み入れられる。
いてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明
が限定されるものではない。図1において、変動と無関
係に対象物体67の変位を測定するのに有効な測定経路
66において気体の屈折率の変動を測定するこの発明の
装置の現在の好ましい実施形態を示す。
1のステップにおいて光源1から放射された光線11は
ドライバ3によって起動された変調器2を通過する。光
源1は好ましくはレーザなどのコヒーレント放射(cohe
rent radiation)の光源で、好ましくは偏光され波長λ
1を有するものである。変調器2は、例えば音響−光学
素子または光線11の偏光構成成分を選択的に変調する
ための付加的光学系を備えた音響−光学素子の組み合わ
せである。変調器2は好ましくはこの発明で光線11の
1つの直線偏光成分を、直交する直線偏光成分に関して
量f1 だけ振動周波数をシフトする。これらの偏光成分
をそれぞれx及びyで表す。したがって、変調器2を通
過した後、光線11の偏光成分xは、光線11の偏光成
分yに関して量f1 だけ高い方にシフトされた振動周波
数を有する。
光線12はドライバ6によって起動された変調器5を通
過する。これら変調器5及びドライバ6は変調器2及び
ドライバ3に類似のものである。光源4は、光源1と同
様に、それぞれレーザなどの偏光光源で干渉性放射であ
るが、λ2に関して公知の略調波関係を有する。例え
ば、下記の数式(1)で示される異なる波長λ2である
ことが好ましい。 〔数式1〕 p1λ2≒p2λ1(ここでp1,p2=2,3…,p1≠
p2) 変調器5を通過した後、光線12のx偏光構成成分は光
線12のy偏光構成成分yに関して量f2だけ高い方に
シフトされた振動周波数を有する。
が、別の態様として光線11及び12は2以上の波長を
放射する単一レーザ光源によって供給されるか、または
光学的周波数2重化手段と結合された単一レーザ光源、
あるいは2つ以上の波長の光線を生じ得る何らかの等価
の光源構成であってもよい。同様に当業者であれば正し
く認識するであろうが、1つまたは2つの周波数シフト
f1,f2はレーザー光源自体に固有のゼーマン分岐(Ze
eman splitting )などの現象の結果であってもよい。
び12は、波長λ1に相当する光線11の偏光x成分及
びy成分の間の移相φ1及び波長λ2に相当する光線12
の偏光x成分及びy成分の間の移相φ2を導入するため
の光学的手段からなる干渉計60に伝搬される。
されるように測定経路66の往復の物理的長さLに関連
する。 〔数式2〕 φj=(Lkj n j +ζj)pj(ここでj=1.2) ここで波数kj は下式によって求められ、 〔数式3〕 kj =2π/λj
率n jは波長λ1に対応する。位相オフセットζjは測定
経路66に関連しない移相φjに対するすべての寄与を
含むものである。計数p1,p2が、好ましくは数式
(1)で略調波関係を規定するのに使用された同様に表
された計数p1,p2と同一であることは注目すべきであ
る。図1において、干渉計60は、この発明の機能を最
も単純な手法で説明できるようp1=1及びp2=2とし
て構成されている。
ファレンスミラー65、4分の1波長板81、4分の1
波長板82、偏光ビーム分割器23及び対象物体67か
らなる。この構成は、偏光されたマイケルソン干渉計
(Michelson interferometer)としてその技術分野では
公知であり簡単な説明として示している。C.Zanoniによ
る“距離及び角度の測定のための差分干渉計配置:原
理、利点及び応用”(Differential interferometer ar
rangements for distance and angle measurements:Pr
inciples,advantages and applications" )(VDI Beri
chte Nr.749,P.93,1989 )と題する文献に記載されてい
るような角度補正干渉計(angle-compensating interfe
rometer)または類似の装置は、集積回路のマイクロリ
ソグラフ製作において広く使用されるステージで動作さ
せる際に本発明の装置に組み込むことが好ましい。
角度の測定のための差分干渉計配置:原理、利点及び応
用”(Differential interferometer arrangements for
distance and angle measurements:Principles,advan
tages and applications" )(VDI Berichte Nr.749,P.
93,1989 )と題する文献に記載された公知の干渉計の他
の形式は、この発明の精神及び見地から大きく逸脱する
ことなく図1の装置に組み込むことができる。
0の特長は、波長λ2の光線12が測定経路66の往復の
物理的長さLに屈折率n2を乗算したものの2倍に比例
して移相φ2だけシフトするのに対して波長λ1の光線11
が、測定経路66の往復の物理的長さLに屈折率n1を
乗算したものに比例して移相φ1だけシフトすることで
ある。
倍を通過することになる。2倍通過干渉計(double-pas
s interferometers)は、例えば、P.Hariharan及びD.Se
n による“2倍通過2光線干渉計”(Double passed tw
o-beam interferometers)と題するJ.Opt.Soc.Am. 50,3
57-361(1960)に記載されたように、測定分解能を改善す
る手段としての技術として公知である。しかし、乱流空
気の補正を目的とする同じシステムにおける単一通過と
2倍通過の干渉計の特許性のある組み合わせは、出願人
には公知ではなく、この技術はここで最初に教示された
ものである。そのような、特許性のある組み合わせを達
成する装置は後段の2つのパラグラフに記述されてい
る。
スプリッタ−23は光線11及び12の2つのx及びy
偏光成分を分離する。偏光光線スプリッタ−23はy偏
光成分を伝播する一方で、x偏光成分を反射するのが好
ましい。それにより、光線11のx偏光成分は、光線2
11の偏光状態を環状に変換する4分の1波長板83を
通って光線211として導かれる。リファレンスミラー
65から反射した後、4分の1波長板83は光線211
の偏光状態を直線に戻すが、偏光方向はその時点でy方
向に沿っている。
は、光線111の偏光状態を環状に変換する4分の1波
長板81を通って光線111として導かれる。測定経路
66を通過し対象物体67から反射した後、4分の1波
長板81は光線111の偏光状態を直線に戻すが、偏光
の方向はその時点でx方向に沿っている。光線23によ
ってx偏光成分を有する光線111が反射し、y偏光成
分を有する光線211が透過されるので、両方の光線1
11及び211は結合して移相光線15を形成し図1に
示すように、干渉計60を出ていく。
成分x は、光線212の偏光状態を環状に変換する4分
の1波長板83を通って光線212 として導かれる。リ
ファレンスミラー65から反射した後、4分の1波長板
83は光線212 の偏光状態を直線に戻すが、偏光方向
はその時点でy方向に沿っている。実質的に同時に、光
線12のy偏光成分は、光線112の偏光状態を環状に
変換する4分の1波長板81を通って光線112として
導かれる。測定経路66を通過し対象物体67から反射
した後、4分の1波長板81は光線112の偏光状態を
直線に戻すが、偏光の方向はその時点でx方向に沿って
いる。光線23によってx偏光成分を有する光線112
が反射し、y偏光成分を有する光線212が透過される
ので、両方の光線112及び212は結合して移相光線
115を形成し屈曲プリズム82に伝播し、屈曲プリズ
ム82は光線115の向きを変えて偏光光線スプリッタ
ー23に戻す。
線115の偏光成分を分離する。このときにx偏光状態
を有する光線113とy偏光状態を有する光線213と
を産出する。4分の1波長板83を2回通過しリファレ
ンスミラー65から1回反射した後、光線213はx偏
光に復調される。同様に4分の1波長板81を2回通過
しリファレンスミラー65から1回反射した後、光線1
13はy偏光に復調される。光線23によってx偏光成
分を有する光線213が反射しy偏光成分を有する光線
113が伝播されると、両方の光線213及び113は
結合して移相光線16を形成し、屈曲ミラー84から反
射した後、図1に示すように干渉計60を出ていく。
相された光線15,16は好ましくは光線15及び16
のそれぞれのx及びy偏光成分を混合するよう方向付け
られて偏光子44を通過する。光線15,16は次に光
電検出器46及び光電検出器45にそれぞれ入射し、2
つの波長λ1,λ2に相当する2つのヘテロダイン干渉信
号s1,s2を形成する。
1(t),α2(t)は以下によって与えられ、 〔数式5〕 αj(t)=2πfjt+φj 信号振幅は1つに正規化され、いかなる一定のオフセッ
ト量も電子前処理手段(図示せず)によってフィルタ除
去される(filtered out)。ヘテロダイン干渉信号
s1 ,s2は解析のために電子処理手段98に伝播され
る。
98が、2つのヘテロダイン信号S 1,S2を、下記の数
式で示されるスーパーヘテロダイン信号Sを生成すべく
電子的に加算する手段982からなるのが好ましい。 〔数式6〕 S=S1+S2 これは書き換えると、 〔数式7〕 S=2MC 〔数式8〕 C=cos(2πvt+θ) 〔数式9〕 M=cos(2πFt+Φ) 及び 〔数式10〕 v=(f1+f2)/2 θ=(p1φ1+p2φ2)/2 〔数式11〕 F=(f1−f2)/2 Φ=(p1φ1−p2φ2)/2
て周波数Fのエンベロープ信号M(envelope signal
M)によって変調された周波数vの搬送波信号C(carri
er signal C)である。当業者には理解されることであ
るが、ヘテロダイン信号S1,S 2が異なる振幅であると
き、得られる計算結果はより複雑であるが、それでもな
おエンベロープ信号によって変調された搬送信号の形で
記載することができる。本開示においては、簡単にする
ため、ヘテロダイン信号S1,S2は同じ振幅を有すると
仮定する。
8は好ましくは整流、フィルタリング、信号方形化また
は振幅変調の抽出及び搬送波の復調のような手法のいず
れかを使うことによって搬送波信号Cからエンベロープ
信号Mを分離する手段983からなる。電子処理手段9
8はさらに、時間基準位相検出などを使用することによ
って変調位相φを求める手段985からなる。電子処理
手段98は、位相φ1及びφ2をそれぞれ求める手段98
6及び手段987を追加して構成する。
は変調位相Φ及び移相φ1,φ2の値をデジタルまたはア
ナログ形式(format)のいずれかで、コンピュータ99
に転送する。コンピュータ99は搬送波位相θを計算し
さらに以下の数式を使用して屈折率を計算する。 〔数式12〕 n1=1+Α(Κθ−χΦ−Q)/L ここで 〔数式13〕 Α=2Γ/(χ2−Κ2) 〔数式14〕 Κ=(p1k 1−p2k 2)/2 〔数式15〕 χ=(p1k 1+p2k 2)/2 〔数式16〕 Γ=(n1−1)/(n2−n1)
の分散の尺度である。例えば、仮にλ1=0.63μm
及びλ2=0.33μmであれば、その時Γ=24とな
る。オフセット係数Qは下式によって定義される。 〔数式17〕 Q=Κζ−χZ 〔数式18〕 ここで ζ=(p1ζ1+p2ζ2)/2 ここで 〔数式19〕 Ζ=(p1ζ1−p2ζ2)/2 この発明の現在の好ましい具体例としては、Qは一定と
して考え、または純粋に電子的手段(図示せず)によっ
てモニタされる。
をそれぞれ、真空スーパーヘテロダイン波数及び真空
搬送波波数と称する。この用語はn 1=n 2=1である時
に成り立つ以下の2つの位相の数式から論理的に導かれ
る。 〔数式20〕 θ=χL+ζ 〔数式21〕 Φ=KL+Z 同じ理由で、数式(18,19)において導入された量
ζ及びZをそれぞれ真空搬送波位相オフセット(vacuum
carrier phase offset) 及び真空スーパーヘテロダイン
位相オフセット(vacuum superheterodyne phase offse
t) と称する。
関する応用のため、移相φ1とともに屈折率n 1の計算値
は、下記の数式を使って屈折率n 1における変動と無関
係な距離Lを求めるのに使用することができる。 〔数式22〕 L=(Φ1−ζ1)/k 1n1 さらに、n 1の代わりにまたはn 1に付加してn 2に関す
る同類の計算をおこなうことは当業者にとって明らかな
ことである。
開示したが、この発明の底に横たわる利点は以下の記載
により明確になるだろう。数式12により提供された屈
折率n 1の計算から搬送波位相θ及びスーパーヘテロダ
イン位相Φに必要とされる正確さが、搬送波の波数χ及
びスーパーヘテロダイン波数Κの値に関係することが明
らかである。
数Vよりかなり小さく、また高分解能の低周波数の電気
信号によって位相を計算する方が一般的に容易なので、
スーパーヘテロダイン変調位相Φの高確度測定によるこ
とが一般的には最も有利である。
波長λ1、λ2が略調波関係するとき、この発明の装置に
おいて容易に達成される。λ1、λ2が下式で示すような
互いが整数倍数である極限的な場合、すなわち 〔数式23〕 p1λ2=p2λ1(例えば、p1,p2=2,3……,p1
≠p2) の場合には、真空スーパーヘテロダイン波数Κはゼロに
等しく、屈折率の計算は下式によって示されるように搬
送波位相θを少しも含まない。 〔数式24〕 n1=1+Α(χΦ−Ζ)/L (Κ=0に対して)
び位相φ1,φ2が非常に強く距離Lに依存するのに対
し、スーパーヘテロダイン変調位相Φは距離Lにわずか
に依存するだけである。これはマイクロリソグラフ設備
において通常よく見かける移動する対象物体に対する位
相検出の精度を大いに向上させる。
重要な考慮すべき問題は光源波長の不安定性である。こ
の発明の装置及び手法は下記のように光源波長の不安定
性を補正する簡便な方法を提供する。数式12の数学的
操作により、光源波長の不安定性に起因する屈折率の誤
差δn1が下式で与えられることが示される。 〔数式25〕 δn1≒χΑδΚ ここでδΚは真空スーパーヘテロダイン波数Κにおける
不安定性である。
物体距離Lと無関係であり、対象物体の距離Lに直接依
存する移相φ1,φ2などのすべての他の変数と無関係で
あることを示す。したがって率における真の変動から完
全に独立したモニタ通路に沿った屈折率を測定すること
により波長の安定性の効果を補正することが可能であ
る。測定された偏差は波長の不安定性の結果である。
に起因する屈折率測定における誤差δn1を補正する目
的でこの発明の他の具体例として図1の具体例にモニタ
システム60bを追加したものを示す。ビームスプリッ
ター70及びミラー71はモニタシステム60bに向か
って光線13の一部を反射させる。
様の動作をするいくつかの素子からなり、モニタシステ
ム60bの要素について述べると接尾字bを付けるとい
う点を除いては干渉計60における同様の記号で示す素
子と同じような動作を行う。同様にモニタ電子処理シス
テム98bは、電子処理システム98と似たような類似
の動作を行う。
の差異は、モニタシステム60bのモニタ経路66b
は、好ましくは注意深く制御された屈折率を備えた固定
長さを有し、例えばモニタ経路60bを封じ込むこと
と、その封じ込まれた空間の温度及び圧力を制御するこ
とによって達成される。モニタ経路66bに沿った屈折
率は実質的に一定であるので、モニタシステムにおける
測定偏差δnMは光源波長の不安定性に起因する。発明
のこの具体例において、コンピュータ99が下記の公式
によって屈折率n 1を計算するのが好ましい。 〔数式26〕 n1=1+Α(Κθ−χΦ−Q)/L−δnM
長の安定性の要求度を大幅に低減する。この発明は絶対
的な波長の安定性を要求せず、モニタ経路66bは極端
に安定した物理的長さLを有することを必要としないこ
とは特に注目に価する。
は、空気の屈折率の変動に対して正確な測定及び補正を
行なうことができ、例えば距離測定用干渉計に有効とな
る;(2)この発明は、最新のマイクロリソグラフ装置
に共通な高速ステージ動作に互換性がある;(3)この
発明は光源安定性の要求度を実質的に低減する組み込み
容易なモニタ手段と方法を選択的に備える;(4)この
発明の装置は、比較し得る先行技術に対して実質的に複
雑さが少なく高価ではない。
処理ステップは、この発明の装置の開示された具体例の
1つに組み込むことができるということは当業者によっ
て理解されるであろう。例えば、追加の検出器及び付随
する素子は、データ処理に表れる様々な位相オフセット
値を測定し補正する具体例に追加することができる。こ
れら及び他の自明な修正は、この発明の精神及び見地か
ら逸脱することなくこの発明に採用することができる。
動を測定する装置及び方法によれば、ステージの動作に
実質的に影響されないスーパーヘテロダイン変調位相を
提供する。スーパーヘテロダイン変調周波数は、いずれ
かの適切な値に調整することができるので、屈折率変動
を補正するための位相測定の正確さが適切に増大され
る。
本的な装置において使用されるのと実質的に同じ電子処
理手段とを使用することにより、光源波長における予期
されない変動を補正することができる。
源に対する波長の安定性の要求度を大幅に低減する。こ
の発明は絶対的な波長の安定性を要求せず、モニタ経路
は極端に安定した物理的長さLを有することを必要とし
ない。
正確な測定及び補正を行なうことができ、例えば距離測
定用干渉計に有効となる。この発明は、最新のマイクロ
リソグラフ装置に共通な高速ステージ動作に互換性があ
る。この発明は組み込み容易なモニタ手段と光源安定性
の要求度を実質的に低減する方法を選択的に備える。こ
の発明の装置は、比較し得る先行技術に対して実質的に
複雑さが少なく高価ではない。
れかの適切な値に調整することができるので、屈折率変
動を補正するための位相測定の正確さが適切に増大され
る。先行技術に対するこれらの改善は、例えば2重化水
晶などの高価な光学的素子なしに、さらにステージ動作
の高速性にいかなる制限をも設けることなしに簡便に達
成される。
ロールされた屈折率をもつ固定モニタ経路長を備え、モ
ニタにおけるいかなる測定された変化も波長の安定性に
のみ起因しその尺度を与えるものとなる。
通過数が同様に調波関係を有する多重通過によって発生
した移相である時、この発明の手段は、ステージの動作
に実質的に影響されないスーパーヘテロダイン変調位相
を提供する。スーパーヘテロダイン変調位相は、空気の
屈折率における変動の直接の尺度である。
略構成図である。
すグラフである。
のブロックダイアグラムを示す図である。
る。
Claims (25)
- 【請求項1】 測定経路内のガスの屈折率の変動を測定
する装置であって、それぞれが直交偏光状態であり、異
なる波長と実質的な調波関係とを有する少なくとも2つ
の光線を出射する光源と、 前記光線のそれぞれの直交偏光状態の間で周波数差を生
成する手段と、 前記光線が同じ測定経路を通過するよう前記光線を整列
させる手段と、 移相光線を生成する光学的手段とを設け、その光学的手
段は、光線に対して前記測定経路にわたって多重通過を
生成する手段を備えてなり、それぞれの光線に対する通
過数は、波長間の前記の実質的な調波関係と実質的に同
様の関係で調波関係を有し、前記の光学的に生成された
光線の移相が、測定経路の全体における通過数と前記測
定経路の物理的長さ及び前記測定経路における前記ガス
の屈折率との積に比例する大きさを有し、 さらに、前記移相光線のそれぞれの偏光成分を混合し、
混合された出力光線を生成する手段と、 前記光線の前記偏光状態の間の周波数差に関連しヘテロ
ダイン位相を備えるヘテロダイン周波数の振動からなる
前記混合出力光線の強度からヘテロダイン電気信号を生
成する手段と、 前記ヘテロダイン電気信号の少なくとも2つを混合して
2つの対応するヘテロダイン周波数の差の1/2に実質
的に等しいスーパーヘテロダイン変調周波数と、前記2
つの対応するヘテロダイン位相間の差の1/2に実質的
に等しいスーパーヘテロダイン変調位相とを有する振幅
変調搬送波からなる少なくとも1つのスーパーヘテロダ
イン電気信号を生成する手段と、 前記スーパーヘテロダイン変調位相を解析して前記測定
経路にわたって前記屈折率の変動を求める手段とを設け
てなる測定経路内のガスの屈折率の変動を測定する装
置。 - 【請求項2】 前記光線が2つの直交偏光状態をそれぞ
れ有し、前記周波数差発生手段が前記光線のそれぞれ2
つの直交偏光状態の間で前記周波数差を生成する手段か
らなり、前記周波数差が少なくとも2つの光線について
の差である請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 前記光線を整列させる前記手段が、前記
光線が前記の同じ測定経路を通過するよう前記光線の全
部を整列させる光学的手段からなる請求項1記載の装
置。 - 【請求項4】 前記の移相光線を生成する前記光学的手
段が、前記光線のそれぞれの偏光状態の間で移相を生じ
る光学的手段からなる請求項1記載の装置。 - 【請求項5】 前記屈折率が、波長の関数であり、前記
の移相光線のそれぞれに対して異なる屈折率からなる請
求項1記載の装置。 - 【請求項6】 前記偏光成分を混合する前記手段が偏光
子(polarizer)からなる請求項1記載の装置。 - 【請求項7】 前記ヘテロダイン電気信号を生成する手
段が光電検出手段からなる請求項1記載の装置。 - 【請求項8】 前記のヘテロダイン電気信号の少なくと
も2つを混合する手段が、前記スーパーヘテロダイン変
調周波数を有する振幅変調搬送波からなる前記の少なく
とも1つのスーパーヘテロダイン電気信号を生成するた
めに前記ヘテロダイン電気信号のいずれか2つを混合す
る手段からなる請求項1記載の装置。 - 【請求項9】 前記光源がコヒーレント放射の光源から
なる請求項1記載の装置。 - 【請求項10】 前記光源がレーザーからなる請求項1
記載の装置。 - 【請求項11】 前記測定経路が干渉計内の測定経路か
らなる請求項1記載の装置。 - 【請求項12】 前記ガスが空気である請求項1記載の
装置。 - 【請求項13】 前記ヘテロダイン信号を混合する前記
手段が電子手段からなる請求項1記載の装置。 - 【請求項14】 前記の移相光線を生成する前記光学的
手段が、多重通過干渉手段からなる請求項1記載の装
置。 - 【請求項15】 前記光源の波長の変動によって生成さ
れる前記スーパーヘテロダイン変調位相の誤差を補正す
る手段をさらに具備してなる請求項1記載の装置。 - 【請求項16】 前記補正手段が、固定長を有するモニ
タ光路と制御された屈折率を有するガスとからなる測定
経路を備えた干渉計手段からなる請求項15記載の装
置。 - 【請求項17】 前記補正手段が、モニタヘテロダイン
信号を生成する手段をさらに具備してなる請求項16記
載の装置。 - 【請求項18】 前記補正手段が、モニタスーパーヘテ
ロダイン変調周波数を有する振幅変調搬送波からなる前
記モニタヘテロダイン電気信号のいずれか2つを混合し
て少なくとも1つのモニタスーパーヘテロダイン電気信
号を生成する手段をさらに備えてなる請求項17記載の
装置。 - 【請求項19】 光源波長を有し、実質的に互いが調波
関係にある光源光線を供給し、次に同じ測定経路を通る
多重通過の組み合わせによって前記光線を通過させ、前
記の供給された光源波長に基づいてヘテロダイン移相を
供給し、通過数が前記の調波関係を有する前記光源波長
に同様の調波関係を有するそれぞれの多重通過からな
る、測定経路に沿った運動に対して実質的に影響されな
いスーパーヘテロダイン変調位相を供給する、測定経路
内のガスの屈折率の変動を測定する方法。 - 【請求項20】 前記ガスが空気である請求項19記載
の方法。 - 【請求項21】 前記測定経路が、前記測定経路に沿っ
て移動可能なステージを有する前記多重通過干渉計にお
ける測定経路からなり、前記スーパーヘテロダイン変調
位相供給ステップが、前記測定経路におけるステージの
運動に実質的に影響されない前記スーパーヘテロダイン
変調位相を供給するステップからなる請求項19記載の
方法。 - 【請求項22】 前記屈折率nにおける前記変動とは無
関係に前記測定経路に沿って距離Lを求めるステップを
さらに具備してなる請求項18記載の方法。 - 【請求項23】 前記距離確定ステップが、 数式L=(φ1−ζ1)/k1n1 (但し、φ1は移相の大きさ、k1は移相の波数、nは屈
折率、ζ1は位相オフセット量であり、位相オフセット
量が測定経路と無関係な移相φ1に対するすべての寄与
を含む)によって前記距離Lを求めるステップをさらに
具備してなる請求項22記載の方法。 - 【請求項24】 前記光線のそれぞれが直交状態を備
え、前記ヘテロダイン移相を供給するステップが、測定
経路を通過する通過数に比例し、光学的光線の波長に逆
比例し、前記測定経路の物理的長さに比例し、前記測定
経路における前記ガスの屈折率に比例する移相の大きさ
を有する前記のそれぞれの光線の偏光状態の間で移相を
生成することによって前記移相光線を光学的に生成する
ステップからなる請求項18記載の方法。 - 【請求項25】 光源波長における変動によって生成さ
れた前記スーパーヘテロダイン変調位相における誤差を
補正するステップをさらに具備してなる請求項19記載
の方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/700,113 US5764362A (en) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | Superheterodyne method and apparatus for measuring the refractive index of air using multiple-pass interferometry |
US08/700113 | 1996-08-20 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1090175A true JPH1090175A (ja) | 1998-04-10 |
JP3273501B2 JP3273501B2 (ja) | 2002-04-08 |
Family
ID=24812240
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22280297A Expired - Fee Related JP3273501B2 (ja) | 1996-08-20 | 1997-08-19 | 測定経路内のガスの屈折率の変動を測定する装置及び方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5764362A (ja) |
JP (1) | JP3273501B2 (ja) |
KR (1) | KR100328007B1 (ja) |
DE (2) | DE19727404A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012127838A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Canon Inc | 絶対位置測定装置及び絶対位置測定方法 |
Families Citing this family (41)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6219144B1 (en) * | 1997-10-02 | 2001-04-17 | Zygo Corporation | Apparatus and method for measuring the refractive index and optical path length effects of air using multiple-pass interferometry |
WO1999018424A1 (en) * | 1997-10-02 | 1999-04-15 | Zygo Corporation | Interferometric method and apparatus |
US6330065B1 (en) * | 1997-10-02 | 2001-12-11 | Zygo Corporation | Gas insensitive interferometric apparatus and methods |
TW367407B (en) * | 1997-12-22 | 1999-08-21 | Asml Netherlands Bv | Interferometer system with two wavelengths, and lithographic apparatus provided with such a system |
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 |
US6724486B1 (en) * | 1999-04-28 | 2004-04-20 | Zygo Corporation | Helium- Neon laser light source generating two harmonically related, single- frequency wavelengths for use in displacement and dispersion measuring interferometry |
US6271923B1 (en) * | 1999-05-05 | 2001-08-07 | Zygo Corporation | Interferometry system having a dynamic beam steering assembly for measuring angle and distance |
GB9917423D0 (en) * | 1999-07-23 | 1999-09-22 | Shimadzu Res Lab Europe Ltd | Apparatus and methods for analysing electromagnetic radition |
JP3635000B2 (ja) * | 2000-03-28 | 2005-03-30 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 気体屈折率測定装置 |
KR100428707B1 (ko) * | 2001-08-07 | 2004-04-27 | 한국전자통신연구원 | 전파의 경로손실 측정을 이용한 대기 굴절율 추정 방법 |
US6710880B1 (en) * | 2001-09-06 | 2004-03-23 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Interferometric apparatus for ultra-high precision displacement measurement |
WO2003040648A1 (en) * | 2001-11-05 | 2003-05-15 | Zygo Corporation | Interferometric cyclic error compensation |
AU2002360461A1 (en) * | 2001-12-03 | 2003-06-17 | Zygo Corporation | Compensating for effects of non-isotropics gas mixtures in interferometers |
TWI259898B (en) * | 2002-01-24 | 2006-08-11 | Zygo Corp | Method and apparatus for compensation of time-varying optical properties of gas in interferometry |
US7423760B2 (en) * | 2002-10-11 | 2008-09-09 | Agilent Technologies, Inc. | Method and apparatus for monitoring an interferometer |
WO2004042319A2 (en) * | 2002-11-04 | 2004-05-21 | Zygo Corporation | Compensation of refractivity perturbations in an intererometer path |
JP4546255B2 (ja) * | 2002-12-12 | 2010-09-15 | ザイゴ コーポレーション | フォトリソグラフィック露光サイクルの間のステージ・ミラー歪の工程内補正 |
US7327465B2 (en) * | 2003-06-19 | 2008-02-05 | Zygo Corporation | Compensation for effects of beam misalignments in interferometer metrology systems |
JP2007526450A (ja) * | 2003-06-19 | 2007-09-13 | ザイゴ コーポレーション | 平面ミラー干渉計測定システムにおけるビーム・ミスアライメントの幾何学的な影響に対する補償 |
DE10334350B3 (de) * | 2003-07-25 | 2005-02-03 | Bundesrepublik Deutschland, vertr. d. d. Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit, dieses vertr. d. d. Präsidenten der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt | Verfahren zur Bestimung der Brechzahl bei interferometrischen Längenmessungen und Interferometeranordnung hierfür |
WO2005067815A1 (en) * | 2004-01-05 | 2005-07-28 | Zygo Corporation | Stage alignment in lithography tools |
JP4790632B2 (ja) * | 2004-01-06 | 2011-10-12 | ザイゴ コーポレーション | 多軸干渉計ならびに多軸干渉計を用いる方法およびシステム |
US7375823B2 (en) * | 2004-04-22 | 2008-05-20 | Zygo Corporation | Interferometry systems and methods of using interferometry systems |
US7280224B2 (en) * | 2004-04-22 | 2007-10-09 | Zygo Corporation | Interferometry systems and methods of using interferometry systems |
US7489407B2 (en) * | 2004-10-06 | 2009-02-10 | Zygo Corporation | Error correction in interferometry systems |
US7433049B2 (en) * | 2005-03-18 | 2008-10-07 | Zygo Corporation | Multi-axis interferometer with procedure and data processing for mirror mapping |
US7528961B2 (en) * | 2005-04-29 | 2009-05-05 | Zygo Corporation | Compensation of turbulent effects of gas in measurement paths of multi-axis interferometers |
US7826063B2 (en) * | 2005-04-29 | 2010-11-02 | Zygo Corporation | Compensation of effects of atmospheric perturbations in optical metrology |
EP1917496A4 (en) * | 2005-08-26 | 2010-07-28 | Zetetic Inst | APPARATUS AND METHOD FOR MEASURING AND COMPENSATING THE EFFECTS OF ATMOSPHERIC TURBULANCES WAVING FRONT INTERFEROMETRY |
WO2008051232A2 (en) * | 2006-10-25 | 2008-05-02 | Zygo Corporation | Compensation of effects of atmospheric perturbations in optical metrology |
WO2008061186A2 (en) * | 2006-11-15 | 2008-05-22 | Zygo Corporation | Distance measuring interferometer and encoder metrology systems for use in lithography tools |
US7894075B2 (en) * | 2006-12-11 | 2011-02-22 | Zygo Corporation | Multiple-degree of freedom interferometer with compensation for gas effects |
WO2008073486A2 (en) * | 2006-12-11 | 2008-06-19 | Zygo Corporation | Multiple-degree of freedom interferometer with compensation for gas effects |
US20090046297A1 (en) * | 2007-02-14 | 2009-02-19 | Nikon Corporation | Atmosphere-density-fluctuation monitors for interferometer beams, and atmosphere-supplying systems comprising same |
DE102007055665A1 (de) * | 2007-11-21 | 2009-05-28 | Dr. Johannes Heidenhain Gmbh | Interferometeranordnung und Verfahren zu deren Betrieb |
US7894072B1 (en) * | 2008-11-10 | 2011-02-22 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Laser-based gas differential spectral analysis |
JP5602538B2 (ja) * | 2010-03-03 | 2014-10-08 | キヤノン株式会社 | 光波干渉計測装置 |
CN102033053B (zh) * | 2010-11-12 | 2012-06-20 | 浙江理工大学 | 基于激光合成波长干涉的空气折射率测量方法及装置 |
CN102183486B (zh) * | 2011-01-28 | 2012-07-18 | 清华大学 | 一种基于光频梳的气体折射率测量仪及其测量方法 |
US9025163B2 (en) * | 2011-04-22 | 2015-05-05 | The Trustess Of Princeton University | Chirp modulation-based detection of chirped laser molecular dispersion spectra |
DE102022112470A1 (de) * | 2022-05-18 | 2023-11-23 | Technische Universität Ilmenau, Körperschaft des öffentlichen Rechts | Verfahren und Vorrichtung zur aktiven Stabilisierung der Gasbrechzahl, respektive der Gasdichte, in einer abgeschlossenen Messkammer |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3647302A (en) * | 1970-05-18 | 1972-03-07 | Bendix Corp | Apparatus for and method of obtaining precision dimensional measurements |
GB1472894A (en) * | 1974-03-15 | 1977-05-11 | Nat Res Dev | Interferometric methods and apparatus for measuring distance to a surface |
US4688940A (en) * | 1985-03-12 | 1987-08-25 | Zygo Corporation | Heterodyne interferometer system |
CH678108A5 (ja) * | 1987-04-28 | 1991-07-31 | Wild Leitz Ag | |
JPH0198902A (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-17 | Res Dev Corp Of Japan | 光波干渉測長装置 |
US5404222A (en) * | 1994-01-14 | 1995-04-04 | Sparta, Inc. | Interferametric measuring system with air turbulence compensation |
-
1996
- 1996-08-20 US US08/700,113 patent/US5764362A/en not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-06-27 DE DE19727404A patent/DE19727404A1/de not_active Withdrawn
- 1997-08-14 DE DE69725859T patent/DE69725859T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-08-14 KR KR1019997000485A patent/KR100328007B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-08-19 JP JP22280297A patent/JP3273501B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012127838A (ja) * | 2010-12-16 | 2012-07-05 | Canon Inc | 絶対位置測定装置及び絶対位置測定方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5764362A (en) | 1998-06-09 |
KR20000067977A (ko) | 2000-11-25 |
DE69725859T2 (de) | 2004-05-13 |
DE69725859D1 (de) | 2003-12-04 |
DE19727404A1 (de) | 1998-02-26 |
JP3273501B2 (ja) | 2002-04-08 |
KR100328007B1 (ko) | 2002-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3273501B2 (ja) | 測定経路内のガスの屈折率の変動を測定する装置及び方法 | |
JP3273500B2 (ja) | 測定経路内のガスの屈折率の変動を測定する装置及び方法 | |
US6407816B1 (en) | Interferometer and method for measuring the refractive index and optical path length effects of air | |
US6327039B1 (en) | Interferometer and method for measuring the refractive index and optical path length effects of air | |
US6219144B1 (en) | Apparatus and method for measuring the refractive index and optical path length effects of air using multiple-pass interferometry | |
US6882432B2 (en) | Frequency transform phase shifting interferometry | |
JPH01503172A (ja) | 光学的ヘテロダイン処理を有する2波長のインターフェロメトリーのための方法および装置と位置または距離測定のための使用 | |
JPS61207903A (ja) | ヘテロダイン干渉計システム | |
Yin et al. | Determining the residual nonlinearity of a high-precision heterodyne interferometer | |
Downs et al. | Bi-directional fringe counting interference refractometer | |
JP2903486B2 (ja) | 分散干渉計 | |
Yokoyama et al. | Real-time and high-resolution absolute-distance measurement using a two-wavelength superheterodyne interferometer | |
EP1066495B1 (en) | Apparatus and method for measuring the refractive index and optical path length effects of air using multiple-pass interferometry | |
EP0920600B1 (en) | Superheterodyne interferometer and method for compensating the refractive index of air using electronic frequency multiplication | |
EP0920599B1 (en) | Measuring the effects of the refractive index of a gas using different multiple path interferometry ( superhetrodyne ) | |
JP3626907B2 (ja) | 干渉測定方法および装置 | |
EP1058810B1 (en) | Apparatus and methods for measuring intrinsic optical properties of a gas | |
Otani et al. | Light source with orthogonally linear polarized two-frequency beam from laser diode and surface profile measurement | |
Zhao et al. | Heterodyne interferometer with a dual-mode HeNe laser for absolute distance interferometry |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080201 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090201 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100201 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100201 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110201 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120201 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130201 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140201 Year of fee payment: 12 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |