(57)【要約】【課題】  迷光の混入を防止して高精度に干渉計測を行うことのできる光学ユニットを提供する【解決手段】  光学ユニット（３０１）は、相互に偏光面が直交する第１の偏光（Ｅ１）及び第２の偏光（Ｅ２）の一方を透過させて他方を反射させる第１偏光分離面（Ｓ１１）及び第２偏光分離面（Ｓ１２）を含み、第１ビーム及び第２ビームを相互に分離して異なる方向に射出させる偏光分離部（２０１）と、該第１ビームの偏光状態を変化させる第１偏光変換部（１５）と、偏光分離部から射出した第２ビームを反射して偏光分離部に再入射させる固定反射部（１８）と、該第２ビームの偏光状態を変化させる第２偏光変換部（１７）と、第１ビーム及び第２ビームを、各々その入射位置と異なる射出位置から各々その入射方向に逆向きに射出させて偏光分離部に再入射させるリトロレフレクター（１４）と、を備える。【選択図】図１
2010237202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に偏光面が直交する第１ビーム及び第２ビームを含む入力ビームを受光し、前記第１ビームを反射体に対して射出させ、該反射体を介した前記第１ビームを再受光して前記第２ビームとともに出力する光学ユニットであって、
相互に偏光面が直交する第１の偏光及び第２の偏光の一方を透過させて他方を反射させる第１偏光分離面及び第２偏光分離面を含み、前記第１ビーム及び前記第２ビームを相互に分離して異なる方向に射出させる偏光分離部と、
前記偏光分離部と前記反射体との間における前記第１ビームの光路に設けられ、該第１ビームの偏光状態を変化させる第１偏光変換部と、
前記偏光分離部から射出した前記第２ビームを反射して前記偏光分離部に再入射させる固定反射部と、
前記偏光分離部と前記固定反射部との間における前記第２ビームの光路に設けられ、該第２ビームの偏光状態を変化させる第２偏光変換部と、
前記偏光分離部を介して入射する前記第１ビーム及び前記第２ビームを、各々その入射位置と異なる射出位置から各々その入射方向に逆向きに射出させて、前記偏光分離部に再入射させるリトロレフレクターと、を備え、
前記第１偏光分離面及び前記第２偏光分離面は、前記反射体を介して前記偏光分離部に再入射した前記第１ビームと、前記固定反射部を介して前記偏光分離部に再入射した前記第２ビームとを、前記リトロレフレクターに入射させて該リトロレフレクター内を相互に逆向きに進行させるように、相互に平行に配置されている光学ユニット。
【請求項２】
前記第１偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第１ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第１ビームの両方を透過させ、前記第２偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第１ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第１ビームの一方を透過させる請求項１に記載の光学ユニット。
【請求項３】
前記第１偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第２ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第２ビームの両方を透過させ、前記第２偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第２ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第２ビームの一方を透過させる請求項１又は請求項２に記載の光学ユニット。
【請求項４】
相互に偏光面が直交する第１ビーム及び第２ビームを含む入力ビームを受光し、前記第１ビームを反射体に対して射出させ、該反射体を介した前記第１ビームを再受光して前記第２ビームとともに出力する光学ユニットであって、
相互に偏光面が直交する第１の偏光及び第２の偏光の一方を透過させて他方を反射させる第１偏光分離面及び第２偏光分離面を含み、前記第１ビーム及び前記第２ビームを相互に分離して異なる方向に射出させる偏光分離部と、
前記偏光分離部と前記反射体との間における前記第１ビームの光路に設けられ、該第１ビームの偏光状態を変化させる第１偏光変換部と、
前記偏光分離部を介して入射する前記第１ビームをその入射位置と異なる射出位置からその入射方向に逆向きに射出させて前記偏光分離部に再入射させるリトロレフレクターと、を備え、
前記第１偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第１ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第１ビームの両方を透過させ、
前記第２偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第１ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第１ビームの一方を透過させる光学ユニット。
【請求項５】
前記偏光分離部から射出した前記第２ビームを反射して前記偏光分離部に再入射させる固定反射部と、
前記偏光分離部と前記固定反射部との間における前記第２ビームの光路に設けられ、該第２ビームの偏光状態を変化させる第２偏光変換部と、を備え、
前記リトロレフレクターは、前記偏光分離部を介して入射する前記第２ビームをその入射位置と異なる射出位置からその入射方向に逆向きに射出させて前記偏光分離部に再入射させ、
前記第１偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第２ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第２ビームの両方を透過させ、
前記第２偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第２ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第２ビームの一方を透過させる請求項４に記載の光学ユニット。
【請求項６】
前記第１偏光分離面及び前記第２偏光分離面は、前記反射体を介して前記偏光分離部に再入射した前記第１ビームと、前記固定反射部を介して前記偏光分離部に再入射した前記第２ビームとを、前記リトロレフレクターに入射させて該リトロレフレクター内を相互に逆向きに進行させるように、相互に平行に配置されている請求項４又は請求項５に記載の光学ユニット。
【請求項７】
前記第１偏光分離面は、前記入力ビームを前記第１ビームと前記第２ビームとに分割し、前記第２偏光分離面は、前記リトロレフレクターを介した前記第１ビーム及び前記第２ビームの少なくも一部を同軸に合成する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項８】
前記第１偏光分離面は、前記入力ビームを前記第１ビームと前記第２ビームとに分割し、前記リトロレフレクターを介した前記第１ビーム及び前記第２ビームの少なくも一部を同軸に合成する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項９】
前記偏光分離部は、前記入力ビームを前記第１ビームと前記第２ビームとに分割して前記第１偏光分離面又は前記第２偏光分離面に平行又は略平行に入射させるビーム分割部を含む請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項１０】
前記偏光分離部は、前記リトロレフレクターを介した前記第１ビーム及び前記第２ビームの少なくも一部を同軸に合成して出力するビーム合成部を含む請求項９に記載の光学ユニット。
【請求項１１】
前記偏光分離部における前記第１ビームの複数の射出面のうち前記反射体に対する射出面は、該射出面から射出する前記第１ビームに垂直な平面から傾けられている請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項１２】
前記第１偏光変換部における前記第１ビームの射出面は、該射出面から射出する前記第１ビームに垂直な平面から傾けられている請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項１３】
前記偏光分離部は、一体に接合された第１光学部ロック、第２光学部ロック及び第３光学ブロックを含み、
前記第１偏光分離面は、前記第１光学ブロックと前記第２光学ブロックとの接合面に設けられ、
前記第２偏光分離面は、前記第２光学ブロックと前記第３光学ブロックとの接合面に設けられる請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項１４】
前記第１偏光変換部及び前記リトロレフレクターの少なくとも一方は、前記偏光分離部における前記第１ビームの複数の射出面のうち各々対向する射出面に接合されている請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項１５】
前記第１偏光変換部は、前記第１ビームにおける第１の偏光成分と第２の偏光成分との間に９０度の整数倍の位相差を付与する請求項１から請求項１４のいずれか一項に記載の光学ユニット。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の光学ユニットと、
前記光学ユニットから出力された前記第１ビーム及び前記第２ビームを干渉させて干渉光を生成する干渉光生成部と、
を備える干渉装置。
【請求項１７】
前記干渉光生成部は検光子を含む請求項１６に記載の干渉装置。
【請求項１８】
前記干渉光生成部は、前記検光子を透過した前記第１ビーム及び前記第２ビームを受光して伝送する光伝送素子を含む請求項１７に記載の干渉装置。
【請求項１９】
相互に周波数が異なる前記第１ビーム及び前記第２ビームを出力する光源装置と、
前記光源装置から出力された前記第１ビーム及び前記第２ビームを前記干渉光学装置に入力する入力光学系と、
を備える請求項１６から請求項１８のいずれか一項に記載の干渉装置。
【請求項２０】
前記干渉光を光電検出する検出器を備える請求項１６から請求項１９のいずれか一項に記載の干渉装置。
【請求項２１】
前記検出器の出力信号に基づいて前記反射体の位置に関する情報を出力する信号処理部を備える請求項２０に記載の干渉装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の干渉装置と、
前記反射体を保持し、前記干渉装置の検出結果に基づいて移動するステージと、
を備えるステージ装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載の干渉装置と、
基板及び前記反射体を一体的に保持し、前記干渉装置の検出結果に基づいて前記基板を移動させる移動機構と、
前記移動機構が保持する前記基板にパターンを転写する転写装置と、
を備えるパターン形成装置。
【請求項２４】
前記転写装置は、前記パターンを前記基板に露光する請求項２３に記載のパターン形成装置。
【請求項２５】
請求項２３又は請求項２４に記載のパターン形成装置を用いて前記基板に前記パターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を該パターンに基づいて加工することと、
を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力された第１ビーム及び第２ビームのうち第１ビームを反射体に対して射出し、反射体を介して再入射した第１ビームを第２ビームと共に出力する光学ユニット、この光学ユニットを備える干渉装置、ステージ装置及びパターン形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスの製造工程では、パターンが形成されたレチクルのパターン像を感光材が塗布された基板上に露光する露光装置が使用されている。特許文献１に開示される露光装置は、高精度な長さ計測を行うものとして干渉計システムを使用して、基板が載置されるステージの位置情報を正確に計測している。
【０００３】
例えば特許文献２に示される干渉計システムは、固定鏡（又は参照鏡ともいう。）と偏光ビームスプリッターとの間の光路、及び移動鏡（反射体）と偏光ビームスプリッターとの間の光路を二往復させるダブルパス形式の干渉計を開示している。ステージ装置の位置情報をより高精度に検出するために移動鏡がステージの一部に載置される。干渉計システム内において固定鏡及び移動鏡にそれぞれ照射される参照ビームと計測ビームとが完全に分離されることが好ましいが、干渉計システム内で迷光が生じて相互に混入が起こることで、移動鏡の位置情報に非線形誤差が生じることがある。これに対して、特許文献２に示される干渉計（干渉装置）は、入射ビームに対して固定鏡または移動鏡を一定角度傾けることにより、入射ビーム対する固定鏡の角度と移動鏡の角度とを相対的に異ならせることで、迷光の混入を防止し精密な計測を可能にする技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４９４８８号公報
【特許文献２】特開平１１−１２５５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ステージ装置の駆動部によってステージを移動する際に、ステージを回転させる必要があるため、移動鏡は、入射ビームに対して一定角度を維持することができない。このため、入射ビーム対する固定鏡の角度と移動鏡の角度との相対差がゼロとなる場合が生じる。この場合、迷光の混入を防止することができず、ステージの位置情報を正確に計測することが困難であった。
そこで本発明の態様は、参照ビーム及び計測ビームへの迷光の混入を防止して高精度に干渉計測を行うことのできる光学ユニット、干渉装置、ステージ装置、パターン形成及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、相互に偏光面が直交する第１ビーム及び第２ビームを含む入力ビームを受光し、前記第１ビームを反射体に対して射出させ、該反射体を介した前記第１ビームを再受光して前記第２ビームとともに出力する光学ユニットであって、相互に偏光面が直交する第１の偏光及び第２の偏光の一方を透過させて他方を反射させる第１偏光分離面及び第２偏光分離面を含み、前記第１ビーム及び前記第２ビームを相互に分離して異なる方向に射出させる偏光分離部と、前記偏光分離部と前記反射体との間における前記第１ビームの光路に設けられ、該第１ビームの偏光状態を変化させる第１偏光変換部と、前記偏光分離部から射出した前記第２ビームを反射して前記偏光分離部に再入射させる固定反射部と、前記偏光分離部と前記固定反射部との間における前記第２ビームの光路に設けられ、該第２ビームの偏光状態を変化させる第２偏光変換部と、前記偏光分離部を介して入射する前記第１ビーム及び前記第２ビームを、各々その入射位置と異なる射出位置から各々その入射方向に逆向きに射出させて、前記偏光分離部に再入射させるリトロレフレクターと、を備え、前記第１偏光分離面及び前記第２偏光分離面は、前記反射体を介して前記偏光分離部に再入射した前記第１ビームと、前記固定反射部を介して前記偏光分離部に再入射した前記第２ビームとを、前記リトロレフレクターに入射させて該リトロレフレクター内を相互に逆向きに進行させるように、相互に平行に配置されている光学ユニットが提供される。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、相互に偏光面が直交する第１ビーム及び第２ビームを含む入力ビームを受光し、前記第１ビームを反射体に対して射出させ、該反射体を介した前記第１ビームを再受光して前記第２ビームとともに出力する光学ユニットであって、相互に偏光面が直交する第１の偏光及び第２の偏光の一方を透過させて他方を反射させる第１偏光分離面及び第２偏光分離面を含み、前記第１ビーム及び前記第２ビームを相互に分離して異なる方向に射出させる偏光分離部と、前記偏光分離部と前記反射体との間における前記第１ビームの光路に設けられ、該第１ビームの偏光状態を変化させる第１偏光変換部と、前記偏光分離部を介して入射する前記第１ビームをその入射位置と異なる射出位置からその入射方向に逆向きに射出させて前記偏光分離部に再入射させるリトロレフレクターと、を備え、前記第１偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第１ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第１ビームの両方を透過させ、前記第２偏光分離面は、前記リトロレフレクターを未経由の前記第１ビーム及び前記リトロレフレクターを経由した前記第１ビームの一方を透過させる光学ユニットが提供される。
【０００８】
本発明の第３の態様によれば、本発明の第１又は第２の態様にかかる光学ユニットと、前記光学ユニットから出力された前記第１ビーム及び前記第２ビームを干渉させて干渉光を生成する干渉光生成部と、を備える干渉装置が提供される。
【０００９】
本発明の第４の態様によれば、本発明の第４の態様にかかる干渉装置と、前記反射体を保持し、前記干渉装置の検出結果に基づいて移動するステージと、を備えるステージ装置が提供される。
【００１０】
本発明の第５の態様によれば、本発明の第４の態様にかかる干渉装置と、基板及び前記反射体を一体的に保持し、前記干渉装置の検出結果に基づいて前記基板を移動させる移動機構と、前記移動機構が保持する前記基板にパターンを転写する転写装置と、を備えるパターン形成装置が提供される。
【００１１】
本発明の第６の態様によれば、本発明の第５の態様にかかるパターン形成装置を用いて前記基板に前記パターンを形成することと、前記パターンが形成された前記基板を該パターンに基づいて加工することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の態様によれば、参照ビーム及び計測ビームへの迷光の混入を防止して高精度に干渉計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施例の干渉装置１０１を示した平面図である。
【図２】第１の実施例の干渉装置１０１を示した平面図であり、入力ビームＥ０の入射位置と検光子１９及び検出器２０の配置位置とを逆にした例である。
【図３】第２の実施例の干渉装置１０２を示した平面図である。
【図４】第３の実施例の干渉装置１０３を示した平面図である。
【図５】第３の実施例の干渉装置１０３を示した平面図であり、入力ビームＥ０の入射位置と検光子１９及び検出器２０の配置位置とを逆にした例である。
【図６】第４の実施例の干渉装置１０４を示した平面図である。
【図７】第５の実施例の干渉装置１０５を示した平面図である。
【図８】第６の実施例の干渉装置１０６を示した平面図である。
【図９】第７の実施例の干渉装置１０７を示した平面図である。
【図１０】第８の実施例の干渉装置１０８を示した平面図である。
【図１１】第１の実施例の干渉装置１０１を構成するブロック形状が異なる別例を示した図である。
【図１２】第１の実施例の干渉装置１０１を構成するブロック形状が異なる別例を示した図である。
【図１３】計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２は入射範囲を説明するための図である。
【図１４】ビーム分割部ＢＳ１とビーム合成部ＢＳ２とを有する干渉装置１１１を示した平面図である。
【図１５】露光装置を示す概略構成図である。
【図１６】ステージ装置の斜視図である。
【図１７】干渉システムのレーザ光源でＸ軸用干渉装置及びＹ軸用干渉装置に光束を照射する光路図である。
【図１８】半導体デバイスの製造方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施例）
＜干渉装置１０１について＞
第１の実施例の干渉装置１０１について、図１を参照しながら説明する。図１は第１の実施例の干渉装置１０１を示した平面図である。図１に示された干渉装置１０１は、例えばＸ軸方向に移動できる移動鏡１６のＸ軸方向の位置情報（距離）を計測する。
【００１５】
＜＜干渉装置１０１の構成＞＞
図１に示されたように、干渉装置１０１は平面視で正方形状の偏光分離素子２０１と、リトロレフレクター（retroreflector）１４と、偏光変換素子としての二つの１／４波長板（λ／４板）１５、１７と、固定反射部としての参照鏡１８と、を有する光学ユニット３０１を備える。さらに、干渉装置１０１は受光部として検光子１９及び検出器２０を備える。
【００１６】
偏光分離素子２０１は第１ブロック１１、第２ブロック１２及び第３ブロック１３から構成される。第１ブロック１１はＺ軸方向に柱状の三角柱形状を有するが理解しやすくするため、以下、図１に示されるＸＹ平面で説明する。
【００１７】
第１ブロック１１はその側面形状（ＸＹ平面に沿った形状）が直角二等辺三角形のガラスブロック（光学ブロック）であり、第２ブロック１２はその側面形状が台形形状のガラスブロックであり、第３ブロック１３はその側面形状が直角二等辺三角形のガラスブロックである。図１に示されるように、第２ブロック１２を第１ブロック１１と第３ブロック１３との間に挟んで構成される。第１ブロック１１と第２ブロック１２との接合面には第１偏光分離面Ｓ１１としての誘電体多層膜が形成されている。また、第２ブロック１２と第３ブロック１３との接合面には第２偏光分離面Ｓ１２としての誘電体多層膜が形成されている。第１偏光分離面Ｓ１１及び第２偏光分離面Ｓ１２は、それぞれＰ偏光を透過させてＳ偏光を反射させることができ、すなわち、偏光方向（偏光面）が相互に直交するＳ偏光のビームとＰ偏光のビームとを分離して異なる方向に進行させることができる。
【００１８】
図１に示された偏光分離素子２０１において、第１偏光分離面Ｓ１１は偏光分離素子２０１の対角線と一致し、第２偏光分離面Ｓ１２は第１偏光分離面Ｓ１１に平行で、且つＸＹ平面に沿って第１偏光分離面Ｓ１１の半分の長さである。なお、第１偏光分離面Ｓ１１と第２偏光分離面Ｓ１２とが平行であるとは、第１偏光分離面Ｓ１１と第２偏光分離面Ｓ１２とが厳密に平行である（相対角度が０である）場合に限定されず略平行な場合を含むものであるが、例えば、その相対角度は１５μｒａｄ以下であることが好ましい。
【００１９】
リトロレフレクター１４は、３枚の反射面を互いに直角に組み合わせて構成されている。リトロレフレクター１４は、平板を組み合わせた中空の構造でもよく又は一般にコーナーキューブと呼ばれるプリズム状の構造でもよい。リトロレフレクター１４は、入射ビームを３枚の反射面によって順次反射し、その入射ビームの入射位置と異なる射出位置から、入射ビームと平行且つ逆向きに射出する。このリトロレフレクター１４は、第１ブロック１１の一面側に配置され、偏光分離素子２０１に密着（接合）されてもよいし、離れて設けられてもよい。なお、図１ではリトロレフレクター１４は、簡易的に３枚の反射面ではなく２面の反射面によって示されている。
【００２０】
１／４波長板１５は偏光分離素子２０１の＋Ｘ側に配置され、１／４波長板１７は偏光分離素子２０１の＋Ｙ側に配置されている。また、１／４波長板１５、１７は偏光分離素子２０１に密着（接合）されてもよいし、離れて設けられてもよい。移動鏡１６の反射面１６ａは１／４波長板１５から＋Ｘ側に離れて設けられ、参照鏡１８はその反射面１８ａが１／４波長板１７の＋Ｙ側に接合されている。なお、参照鏡１８（反射面１８ａ）は、１／４波長板１７の＋Ｙ側の面に形成（例えば蒸着）されてもよく、あるいは１／４波長板１７の＋Ｙ側に離れて配置されてもよい。また、１／４波長板１５，１７は、複数の波長板によって構成可能であり、例えば２つのλ／８板（１／８波長板）を組み合せて構成してもよい。より一般的には、１／４波長板１５，１７に代えて、入射したビームにおける第１の偏光成分とこれに直交する第２の偏光成分との間に９０度の位相差を付与する光学素子（もしくは素子群）とすることができる。
【００２１】
また、検光子１９は所定方向の直線偏光を抽出する偏光子であり、Ｓ偏光のビームとＰ偏光のビームとから同一方向の偏光成分を抽出して干渉光（干渉する２ビーム）を生成する。検出器２０は干渉光を光電検出し、干渉光の干渉情報（強度情報及び位相情報の少なくとも一方）を検出して出力するするセンサである。第１の実施例では、偏光分離素子２０１の射出面（図１中、第３ブロック１３の左側面）から検光子１９及び検出器２０が順次配置され、検光子１９を通過した干渉光は検出器２０に入射する。干渉装置１０１は、図１に不図示の信号処理部を備え、この信号処理部によって、検出器２０の検出情報（出力信号）に基づいて移動鏡１６（反射面１６ａ）の位置に関する情報（距離）を出力することができる。
以下、図１に示された干渉装置１０１の光路について説明する。
【００２２】
＜＜干渉装置１０１内での光路：第１例＞＞
干渉装置１０１内での光路について説明する。
本明細書に添付される図面（図１〜図１２）では理解を容易にするため、計測ビームＥ１と参照ビームＥ２とを横ずれさせて描いてある。しかし、実際には計測ビームＥ１と参照ビームＥ２とは少なくとも一部が同軸に重なった入力ビームＥ０となっている。
【００２３】
波長（周波数）が僅かに異なり偏光方向が相互に直交する計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２が、−Ｙ軸方向から干渉装置１０１の偏光分離素子２０１に入射される。図１では、計測ビームＥ１はＳ偏光で、参照ビームＥ２はＰ偏光であり、入力ビームＥ０は第２ブロック１２の−Ｙ軸方向の側面から偏光分離素子２０１に垂直に入射する。以下、ビームの光路について、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２を分けて詳述する。
【００２４】
まず、計測ビームＥ１について説明する。偏光分離素子２０１の第２ブロック１２に入射されたビームＢ１１は、第１偏光分離面Ｓ１１に対してＳ偏光であり、第１偏光分離面Ｓ１１に反射され、＋Ｘ軸方向に向かうビームＢ１２になる。ビームＢ１２は第１偏光分離面Ｓ１１の＋Ｘ軸方向に設けられた第２偏光分離面Ｓ１２に反射されて再び＋Ｙ軸方向に向い、ビームＢ１３になる。ビームＢ１３もビームＢ１１と同様に第１偏光分離面Ｓ１１に反射され、＋Ｘ軸方向に向かうビームＢ１４になって１／４波長板１５に入射する。そして、１／４波長板１５を通過したビームＢ１４は反射面１６ａに反射されて、例えば反射面１６ａがＹ軸に平行に配置されている場合に−Ｘ軸方向に向かうビームＢ１５になり、ビームＢ１５は再び１／４波長板１５に入射し１／４波長板１５を通過する。
【００２５】
このとき、計測ビームＥ１は１／４波長板１５を二度通過しているため、偏光方向が９０度回転し、ビームＢ１５は偏光分離素子２０１に対してＰ偏光となっている。したがって、ビームＢ１５は第１偏光分離面Ｓ１１をそのまま通過し、リトロレフレクター１４に入射する。ビームＢ１５はリトロレフレクター１４内をビームＢ１６として透過した後、ビームＢ１５と平行で逆向きのビームＢ１７なって、ビームＢ１５の入射位置と異なる射出位置から射出され、再び偏光分離素子２０１に入射する。ここで、ビームＢ１７は概ねＰ偏光であるので、そのほとんどが第１偏光分離面Ｓ１１及び第２偏光分離面Ｓ１２を通過し再び１／４波長板１５に入射する。そして、１／４波長板１５を通過したビームＢ１７は反射面１６ａに反射されて−Ｘ軸方向に向かうビームＢ１８になり、ビームＢ１８は再び１／４波長板１５に入射し１／４波長板１５を通過する。
【００２６】
このとき、計測ビームＥ１は再び１／４波長板１５を二度通過しているため、偏光方向が９０度回転し、ビームＢ１８は偏光分離素子２０１に対してＳ偏光に戻る。したがって、ビームＢ１８は第２偏光分離面Ｓ１２に反射され、最初のビームＢ１１と反対方向に向かうビームＢ１９になって偏光分離素子２０１から射出する。この偏光分離素子２０１から射出されたビームＢ１９は、検光子１９を通過して検出器２０に入射する。
【００２７】
次に、参照ビームＥ２について説明する。偏光分離素子２０１の第２ブロック１２に入射されたビームＢ２１は、第１偏光分離面Ｓ１１に対してＰ偏光であり、第１偏光分離面Ｓ１１を通過し、１／４波長板１７に入射する。そして、１／４波長板１７を通過したビームＢ２１は参照鏡１８の反射面１８ａに反射されて−Ｙ軸方向に向かうビームＢ２２になり、ビームＢ２２は１／４波長板１７に入射し１／４波長板１７を通過する。
【００２８】
このとき、参照ビームＥ２は１／４波長板１７を二度通過しているため、偏光方向が９０度回転し、ビームＢ２２は偏光分離素子２０１に対してＳ偏光となっている。したがって、ビームＢ２２は第１偏光分離面Ｓ１１に反射され、−Ｘ軸方向に向かうビームＢ２３になってリトロレフレクター１４に入射する。ビームＢ２３はリトロレフレクター１４内をビームＢ２４として透過した後、ビームＢ２３と平行で逆向きのビームＢ２５なって、ビームＢ２３の入射位置と異なる射出位置から射出され、再び偏光分離素子２０１に入射する。ここで、ビームＢ２５は概ねＳ偏光であるので、そのほとんどが第１偏光分離面Ｓ１１に反射され、＋Ｙ軸方向に向かうビームＢ２６になって再び１／４波長板１７に入射する。そして、１／４波長板１７を通過したビームＢ２６は反射面１８ａに反射されて−Ｙ軸方向に向かうビームＢ２７になり、ビームＢ２７は再び１／４波長板１７に入射し１／４波長板１７を通過する。
【００２９】
このとき、参照ビームＥ２は再び１／４波長板１７を二度通過しているため、偏光方向が９０度回転し、ビームＢ２７は偏光分離素子２０１に対してＰ偏光に戻る。したがって、ビームＢ２７は第１偏光分離面Ｓ１１及び第２偏光分離面Ｓ１２を通過し、偏光分離素子２０１から射出する。その後、偏光分離素子２０１から射出されたビームＢ２７は、検光子１９を通過して検出器２０に入射する。
【００３０】
ビームＢ１９，Ｂ２７は、少なくとも一部が同軸に重なった状態で偏光分離素子２０１（第３ブロック１３）から射出されて検光子１９を通過する。そして、干渉光生成部としての検光子１９によりビームＢ１９，Ｂ２７からそれぞれ抽出された同一方向の２つの直線偏光が、干渉光として検出器２０に入射して光電検出される。なお、検光子１９と検出器２０との間の光路に光ファイバ等を用いた光伝送素子を設け、検光子１９によって抽出された２つの直線偏光をその光伝送素子を介して検出器２０に入射させてもよい。この場合、その光伝送素子と検光子１９とによって干渉光生成部が構成される。
【００３１】
一般には、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２は、リトロレフレクター１４内で３回反射される際に偏光状態が変化し、例えば直線偏光から楕円偏光に変化する。第１の実施例では、上述したように、第１偏光分離面Ｓ１１及び第２偏光分離面Ｓ１２を設けることで、リトロレフレクター１４内での計測ビームＥ１（ビームＢ１６）と参照ビームＥ２（ビームＢ２４）との進行方向が逆向きになっている。これにより、リトロレフレクター１４から射出したビームから生じる迷光が干渉光に混入することを防止することができる。
【００３２】
詳述すると次のとおりである。まずリトロレフレクター１４から射出する計測ビームＥ１のビ−ムＢ１７について説明する。円Ｄ１で囲まれた箇所において、ビ−ムＢ１７のＳ偏光成分は、第１偏光分離面Ｓ１１で反射されて迷光として＋Ｙ軸方向に進み、１／４波長板１７を２回通過することによってＰ偏光成分となる。このため、この迷光は第１偏光分離面Ｓ１１を透過して、入力ビームＥ０と逆向きに光源側に進むことが分かる。このため、円Ｄ１の箇所で反射されたビ−ムＢ１７からの迷光は検出器２０に入射しない。
【００３３】
次に、リトロレフレクター１４から射出する参照ビームＥ２のビームＢ２５について説明する。円Ｄ２で囲まれた箇所において、ビームＢ２５のＰ偏光成分は第１偏光分離面Ｓ１１を通過して迷光として＋Ｘ軸方向に進む。この透過した迷光は、１／４波長板１５を透過して円偏光となり反射面１６ａに向かう。反射面１６ａで反射された迷光は、再度１／４波長板１５を透過してＳ偏光になり、第１偏光分離面Ｓ１１および第２偏光分離面Ｓ１２で順次反射されて光源側に進むことが分かる。したがって、円Ｄ２の箇所で透過したビ−ムＢ１５からの迷光は検出器２０に入射しない。
【００３４】
＜＜干渉装置１０１内での光路：第２例＞＞
図２は、第１の実施例の干渉装置１０１を示した平面図であり、入力ビームＥ０の入射位置と検光子１９及び検出器２０の配置位置とを逆にした例を示している。図２では、入力ビームＥ０と第２偏光分離面Ｓ１２との関係において計測ビームＥ１はＳ偏光で、参照ビームＥ２はＰ偏光であり、入力ビームＥ０は第３ブロック１３の−Ｙ軸方向の側面から偏光分離素子２０１に垂直に入射する。
【００３５】
図２に示されるように、第１の実施例の干渉装置１０１に対して、入力ビームＥ０の入射位置と検光子１９及び検出器２０の配置位置とを逆にしても、すなわち、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２の偏光分離素子２０１に対する入力位置と出力位置との関係を逆にしても、リトロレフレクター１４内での計測ビームＥ１（ビームＢ１４’）と参照ビームＥ２（ビームＢ２４’）との進行方向が逆向きになっている。これにより、図１に示した場合と同様に、リトロレフレクター１４から射出したビームから生じる迷光が干渉光に混入することを防止することができる。
【００３６】
詳述すると次のとおりである。まずリトロレフレクター１４から射出する計測ビームＥ１のビ−ムＢ１５’について説明する。円Ｄ２で囲まれた箇所において、ビ−ムＢ１５’のＳ偏光成分は、第１偏光分離面Ｓ１１で反射されて迷光として＋Ｙ軸方向に進み、１／４波長板１７を２回通過することによってＰ偏光成分となる。このため、この迷光は第１偏光分離面Ｓ１１及び第２偏光分離面Ｓ１２を順次透過して、入力ビームＥ０と逆向きに光源側に進むことが分かる。このため、円Ｄ２の箇所で反射されたビ−ムＢ１５’からの迷光は検出器２０に入射しない。
【００３７】
次に、リトロレフレクター１４から射出する参照ビームＥ２のビームＢ２５’について説明する。円Ｄ１で囲まれた箇所において、ビームＢ２５’のＰ偏光成分は第１偏光分離面Ｓ１１を通過して迷光として＋Ｘ軸方向に進む。この透過した迷光は、第２偏光分離面Ｓ１２及び１／４波長板１５を透過して円偏光となり反射面１６ａに向かう。反射面１６ａで反射された迷光は、再度１／４波長板１５を透過してＳ偏光になり、第２偏光分離面Ｓ１２で反射されて光源側に進むことが分かる。したがって、円Ｄ１の箇所で透過したビ−ムＢ２５’からの迷光は検出器２０に入射しない。
【００３８】
（第２の実施例）
第２の実施例の干渉装置１０２について、図３を参照しながら説明する。図３は第２の実施例の干渉装置１０２を示した平面図である。図３に示された干渉装置１０２は、例えばＹ軸方向に移動できる移動鏡１６のＹ軸方向の位置情報（距離）を計測する。
【００３９】
＜＜干渉装置１０２の構成＞＞
図３に示されたように、干渉装置１０２は平面視で正方形状の偏光分離素子２０１と、リトロレフレクター１４と、二つの１／４波長板（λ／４板）１５、１７と、参照鏡１８と、を有する光学ユニット３０２を備える。さらに、干渉装置１０２は受光部として検光子１９及び検出器２０を備える。図３で示された干渉装置１０２と図１で示された干渉装置１０１とは、移動鏡１６と参照鏡１８との配置位置が逆になっている。
【００４０】
偏光分離素子２０１は、図１で示された偏光分離素子と同じであり、第１ブロック１１、第２ブロック１２及び第３ブロック１３から構成される。そして、１／４波長板１５は偏光分離素子２０１の＋Ｙ側に配置され、１／４波長板１７は偏光分離素子２０１の＋Ｘ側に配置されている。そして、移動鏡１６の反射面１６ａは１／４波長板１５から＋Ｙ側に離れて設けられ、参照鏡１８は１／４波長板１７の＋Ｘ側に配置されている。なお、１／４波長板１５，１７は、複数の波長板によって構成可能である。他の構成については、図１で示された干渉装置１０１と同じであり、説明を割愛する。
【００４１】
＜＜干渉装置１０２内での光路＞＞
波長（周波数）が僅かに異なり偏光方向が相互に直交する計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２が、−Ｙ軸方向から干渉装置１０２の偏光分離素子２０１に入射される。図１では入力ビームＥ０と第１偏光分離面Ｓ１１との関係において、計測ビームＥ１がＳ偏光で参照ビームＥ２がＰ偏光であったが、図３では、計測ビームＥ１はＰ偏光で参照ビームＥ２はＳ偏光であり、偏光方向が入れ替わっている。入力ビームＥ０は第２ブロック１２の−Ｙ軸方向の側面から偏光分離素子２０１に垂直に入射する。
【００４２】
図３に示されるように、第２の実施例の干渉装置１０２においても、リトロレフレクター１４内での計測ビームＥ１（ビームＢ１４”）と参照ビームＥ２（ビームＢ２６”）との進行方向が逆向きになっている。これにより、第１の実施例と同様に、リトロレフレクター１４から射出したビームから生じる迷光が干渉光に混入することを防止することができる。
【００４３】
詳述すると次のとおりである。まずリトロレフレクター１４から射出する計測ビームＥ１のビ−ムＢ１５”について説明する。円Ｄ２で囲まれた箇所において、ビ−ムＢ１５”のＰ偏光成分は、第１偏光分離面Ｓ１１を通過して迷光として＋Ｘ軸方向に進み、１／４波長板１７を２回通過することによってＳ偏光成分となる。このため、この迷光は第１偏光分離面Ｓ１１及び第２偏光分離面Ｓ１２で順次反射されて、入力ビームＥ０と逆向きに光源側に進むことが分かる。このため、円Ｄ２の箇所で反射されたビ−ムＢ１５”からの迷光は検出器２０に入射しない。
【００４４】
次に、リトロレフレクター１４から射出する参照ビームＥ２のビームＢ２７”について説明する。円Ｄ１で囲まれた箇所において、ビームＢ２７”のＳ偏光成分は第１偏光分離面Ｓ１１で反射して迷光として＋Ｙ軸方向に進む。この透過した迷光は、１／４波長板１５を透過して円偏光となり反射面１６ａに向かう。反射面１６ａで反射された迷光は、再度１／４波長板１５を透過してＰ偏光になり、第１偏光分離面Ｓ１１を透過して光源側に進むことが分かる。したがって、円Ｄ１の箇所で透過したビ−ムＢ２７”からの迷光は検出器２０に入射しない。
【００４５】
（第３の実施例）
第３の実施例の干渉装置１０３について、図４を参照しながら説明する。図４は第３の実施例の干渉装置１０３を示した平面図である。図４に示された干渉装置１０３も、例えばＸ軸方向に移動できる移動鏡１６が設けられＸ軸方向の位置情報（距離）を計測する。
【００４６】
＜＜干渉装置１０３の構成＞＞
図４に示されたように、干渉装置１０３は平面視で正方形状の偏光分離素子２０２と、リトロレフレクター１４と、二つの１／４波長板１５、１７と、参照鏡１８と、を有する光学ユニット３０３を備える。さらに、干渉装置１０３は受光部として検光子１９及び検出器２０を備える。
【００４７】
偏光分離素子２０２は第１ブロック２１、第２ブロック２２及び第３ブロック２３から構成される。第１ブロック２１はその側面形状が直角二等辺三角形のガラスブロック（光学ブロック）であり、第２ブロック２２はその側面形状が台形形状のガラスブロックであり、第３ブロック２３はその側面形状が直角二等辺三角形のガラスブロックである。図３に示されるように、第２ブロック２２を第１ブロック２１と第３ブロック２３との間に挟んで構成される。第１ブロック２１と第２ブロック２２との接合面には第１偏光分離面Ｓ２１としての誘電体多層膜が形成されている。また、第２ブロック２２と第３ブロック２３との接合面には第２偏光分離面Ｓ２２としての誘電体多層膜が形成されている。第１偏光分離面Ｓ２１及び第２偏光分離面Ｓ２２は、それぞれＰ偏光を透過させてＳ偏光を反射させることができ、すなわち、偏光方向（偏光面）が相互に直交するＳ偏光のビームとＰ偏光のビームとを分離して異なる方向に進行させることができる。
【００４８】
第３の実施例では、第１偏光分離面Ｓ２１は偏光分離素子２０２の対角線と一致し、第２偏光分離面Ｓ２２は、第１偏光分離面Ｓ２１に平行で、且つＸＹ平面に沿って第１偏光分離面Ｓ２１の半分の長さである。ここで、第１の実施例との相違点は、第１の実施例の干渉装置１０１，１０２では、入力ビームＥ０が第２ブロック１２又は第３ブロック１３に入射するが、第３の実施例の干渉装置１０３では、入力ビームＥ０が第１ブロック２１から入射する。
【００４９】
リトロレフレクター１４、１／４波長板１５、１／４波長板１７、移動鏡１６、参照鏡１８、検光子１９及び検出器２０の構成は、図１で説明した第１の実施例と同じものであるため、その説明を省略する。
【００５０】
＜＜干渉装置１０３内での光路：第１例＞＞
干渉装置１０３内での光路について図４を参照しながら説明する。偏光方向が相互に直交する計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２を含む入射ビームＥ０が−Ｙ軸方向から干渉装置１０３の偏光分離素子２０２に入射される。なお、偏光分離面Ｓ２１と入射ビームＥ０との関係において、計測ビームＥ１はＳ偏光で、参照ビームＥ２はＰ偏光であり、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２は第１ブロック２１の−Ｙ軸方向の側面から偏光分離素子２０２に垂直に入射する。以下、ビームの光路について、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２の光路を分けて説明する。
【００５１】
まず、計測ビームＥ１について説明する。偏光分離素子２０２の第１ブロック２１に入射されたビームＢ３１は第１偏光分離面Ｓ２１に反射され、＋Ｘ軸方向に向かうビームＢ３２になって１／４波長板１５に入射する。そして、１／４波長板１５を通過したビームＢ３２は移動鏡１６の反射面１６ａに反射されて、例えば反射面１６ａがＹ軸に平行に配置されている場合に、−Ｘ軸方向に向かうビームＢ３３になり、ビームＢ３３は再び１／４波長板１５に入射し１／４波長板１５を通過する。
【００５２】
このとき、計測ビームＥ１は１／４波長板１５を二度通過しているため、偏光方向が９０度回転し、ビームＢ３３は偏光分離素子２０２に対してＰ偏光となっている。したがって、ビームＢ３３は第１偏光分離面Ｓ２１及び第２偏光分離面Ｓ２２をそのまま通過し、リトロレフレクター１４に入射する。ビームＢ３３はリトロレフレクター１４内をビームＢ３４として通過した後、ビームＢ３３と平行で逆向きのビームＢ３５なって、ビームＢ３３の入射位置と異なる射出位置から射出され、再び偏光分離素子２０２に入射する。ここで、ビームＢ３５は概ねＰ偏光であるので、そのほとんどが第１偏光分離面Ｓ２１を通過し再び１／４波長板１５に入射する。そして、１／４波長板１５を通過したビームＢ３５は移動鏡１６に反射されて−Ｘ軸方向に向かうビームＢ３６になり、ビームＢ３６は再び１／４波長板１５に入射し１／４波長板１５を通過する。
【００５３】
このとき、計測ビームＥ１は再び１／４波長板１５を二度通過しているため、偏光方向が９０度回転し、ビームＢ３６は偏光分離素子２０２に対してＳ偏光に戻る。したがって、ビームＢ３６は第１偏光分離面Ｓ２１に反射され、最初のビームＢ３１と反対方向のビームＢ３７になって偏光分離素子２０２から射出する。その後、偏光分離素子２０２から射出されたビームＢ３７は、検光子１９を通過して検出器２０に入射する。
【００５４】
次に、参照ビームＥ２について説明する。偏光分離素子２０２の第１ブロック２１に入射されたビームＢ４１は第１偏光分離面Ｓ１１を通過し、１／４波長板１７に入射する。そして、１／４波長板１７を通過したビームＢ４１は参照鏡１８に反射されて−Ｙ軸方向に向かうビームＢ４２になり、ビームＢ４２は１／４波長板１７に入射し１／４波長板１７を通過する。
【００５５】
このとき、参照ビームＥ２は１／４波長板１７を二度通過しているため、偏光方向が９０度回転し、ビームＢ４２は偏光分離素子２０２に対してＳ偏光となっている。したがって、ビームＢ４２は第１偏光分離面Ｓ２１に反射され、−Ｘ軸方向のビームＢ４３になる。そして、ビームＢ４３は第２偏光分離面Ｓ２２に反射され、−Ｙ軸方向のビームＢ４４になる。ビームＢ４４は再び第１偏光分離面Ｓ２１に反射されて−Ｘ軸方向のビームＢ４５になってリトロレフレクター１４に入射する。ビームＢ４５はリトロレフレクター１４内をビームＢ４６として透過した後、ビームＢ４５と平行で逆向きのビームＢ４７なって、ビームＢ４５の入射位置と異なる射出位置から射出され、再び偏光分離素子２０２に入射する。その後、ビームＢ４７は第２偏光分離面Ｓ２２に反射され＋Ｙ軸方向に向かうビームＢ４８になって再び１／４波長板１７に入射する。１／４波長板１７を通過したビームＢ４８は参照鏡１８の反射面１８ａに反射されて−Ｙ軸方向に向かうビームＢ４９になり、ビームＢ４９は再び１／４波長板１７に入射し１／４波長板１７を通過する。
【００５６】
このとき、参照ビームＥ２は再び１／４波長板１７を二度通過しているため、偏光方向が９０度回転し、ビームＢ４９は偏光分離素子２０２に対してＰ偏光に戻る。したがって、ビームＢ４９は第２偏光分離面Ｓ２２及び第１偏光分離面Ｓ２１を順次通過し、偏光分離素子２０２から射出する。その後偏光分離素子２０２から射出されたビームＢ４９は、検光子１９を通過して検出器２０に入射する。ビームＢ３７，Ｂ４９は、少なくとも一部が同軸に重なった状態で偏光分離素子２０２（第１ブロック２１）から射出されて検光子１９を通過する。そして、検光子１９によりビームＢ３７，Ｂ４９からそれぞれ抽出された同一方向の２つの直線偏光が、干渉光として検出器２０に入射して光電検出される。
【００５７】
また、第３の実施例でも、リトロレフレクター１４内での計測ビームＥ１（ビームＢ３４）と参照ビームＥ２（ビームＢ４６）との進行方向が逆向きになっている。これにより、第１及び第２の実施例と同様に、リトロレフレクター１４から射出したビームから生じる迷光が干渉光に混入することを防止することができる。
【００５８】
詳述すると次のとおりである。まずリトロレフレクター１４から射出する計測ビームＥ１のビ−ムＢ３５について説明する。円Ｄ１で囲まれた箇所において、ビ−ムＢ３５のＳ偏光成分は、第１偏光分離面Ｓ２１で反射されて迷光として＋Ｙ軸方向に進み、次に第２偏光分離面Ｓ２２で反射され＋Ｘ軸方向に進み、再び第１偏光分離面Ｓ２１で反射されて＋Ｙ軸方向に進む。この迷光は１／４波長板１７を２回通過することによってＰ偏光成分となる。このため、この迷光は第１偏光分離面Ｓ２１を透過して、入力ビームＥ０と逆向きに光源側に進むことが分かる。このため、円Ｄ１の箇所で反射されたビ−ムＢ１７からの迷光は検出器２０に入射しない。
【００５９】
次に、リトロレフレクター１４から射出する参照ビームＥ２のビームＢ４７について説明する。円Ｄ２で囲まれた箇所において、ビームＢ４７のＰ偏光成分は第２偏光分離面Ｓ２２および第１偏光分離面Ｓ２１を通過して迷光として＋Ｘ軸方向に進む。この迷光は、１／４波長板１５を透過して円偏光となり反射面１６ａに向かう。反射面１６ａで反射された迷光は、再度１／４波長板１５を透過して、Ｓ偏光になり、第１偏光分離面Ｓ２１で反射されて光源側に進むことが分かる。したがって、円Ｄ２の箇所で透過したビ−ムＢ４７からの迷光は検出器２０に入射しない。
【００６０】
＜＜干渉装置１０３内での光路：第２例＞＞
図５は、第３の実施例の干渉装置１０３を示した平面図であり、入力ビームＥ０の入射位置と検光子１９及び検出器２０の配置位置とを逆にした例を示している。図５では、入力ビームＥ０と第１偏光分離面Ｓ２１との関係において計測ビームＥ１はＳ偏光で、参照ビームＥ２はＰ偏光であり、入力ビームＥ０は第１ブロック２１の−Ｙ軸方向の側面から偏光分離素子２０１に垂直に入射する。
【００６１】
図５に示されるように、第３の実施例の干渉装置１０３に対して、入力ビームＥ０の入射位置と検光子１９及び検出器２０の配置位置とを逆にしても、すなわち、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２の偏光分離素子２０２に対する入力位置と出力位置との関係を逆にしても、リトロレフレクター１４内での計測ビームＥ１（ビームＢ３４’）と参照ビームＥ２（ビームＢ４４’）との進行方向が逆向きになっている。これにより、図４に示した場合と同様に、リトロレフレクター１４から射出したビームから生じる迷光が干渉光に混入することを防止することができる。
【００６２】
詳述すると次のとおりである。まずリトロレフレクター１４から射出する計測ビームＥ１のビ−ムＢ３５’について説明する。円Ｄ２で囲まれた箇所において、ビ−ムＢ３５’のＳ偏光成分は、第２偏光分離面Ｓ２２で反射されて迷光として＋Ｙ軸方向に進み、１／４波長板１７を２回通過することによってＰ偏光成分となる。このため、この迷光は第２偏光分離面Ｓ２２及び第１偏光分離面Ｓ２１を順次透過して、入力ビームＥ０と逆向きに光源側に進むことが分かる。このため、円Ｄ２の箇所で反射されたビ−ムＢ３５’からの迷光は検出器２０に入射しない。
【００６３】
次に、リトロレフレクター１４から射出する参照ビームＥ２のビームＢ４５’について説明する。円Ｄ１で囲まれた箇所において、ビームＢ４５’のＰ偏光成分は第１偏光分離面Ｓ２１を通過して迷光として＋Ｘ軸方向に進む。この透過した迷光は、１／４波長板１５を透過して円偏光となり反射面１６ａに向かう。反射面１６ａで反射された迷光は、再度１／４波長板１５を透過してＳ偏光になり、第１偏光分離面Ｓ２１で反射されて光源側に進むことが分かる。したがって、円Ｄ１の箇所で透過したビ−ムＢ４５’からの迷光は検出器２０に入射しない。
【００６４】
（第４の実施例）
第４の実施例の干渉装置１０４について、図６を参照しながら説明する。図６は第４の実施例の干渉装置１０４を示した平面図である。図６に示された干渉装置１０４は、例えばＹ軸方向に移動できる移動鏡１６のＹ軸方向の位置情報（距離）を計測する。
【００６５】
＜＜干渉装置１０４の構成＞＞
図６に示されたように、干渉装置１０４は平面視で正方形状の偏光分離素子２０２と、リトロレフレクター１４と、二つの１／４波長板（λ／４板）１５、１７と、参照鏡１８と、を有する光学ユニット３０４を備える。さらに、干渉装置１０４は受光部として検光子１９及び検出器２０を備える。図６で示された干渉装置１０４と図４で示された干渉装置１０３とは、移動鏡１６と参照鏡１８との配置位置が逆になっている。
【００６６】
偏光分離素子２０２は、図４で示された偏光分離素子と同じであり、第１ブロック２１、第２ブロック２２及び第３ブロック２３から構成される。そして、１／４波長板１５は偏光分離素子２０２の＋Ｙ側に配置され、１／４波長板１７は偏光分離素子２０２の＋Ｘ側に配置されている。そして、移動鏡１６の反射面１６ａは１／４波長板１５から＋Ｙ側に離れて設けられ、参照鏡１８は１／４波長板１７の＋Ｘ側に配置されている。なお、１／４波長板１５，１７は、複数の波長板によって構成可能である。他の構成については、図４で示された干渉装置１０３と同じであり、説明を割愛する。
【００６７】
＜＜干渉装置１０４内での光路＞＞
波長（周波数）が僅かに異なり偏光方向が相互に直交する計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２が、−Ｙ軸方向から干渉装置１０４の偏光分離素子２０２に入射される。図４では入力ビームＥ０と第１偏光分離面Ｓ２１との関係において、計測ビームＥ１がＳ偏光で参照ビームＥ２がＰ偏光であったが、図６では、計測ビームＥ１はＰ偏光で、参照ビームＥ２はＳ偏光であり、偏光方向が入れ替わっている。入力ビームＥ０は第１ブロック２１の−Ｙ軸方向の側面から偏光分離素子２０２に垂直に入射する。
【００６８】
図６に示されるように、第４の実施例の干渉装置１０４においても、リトロレフレクター１４内での計測ビームＥ１（ビームＢ３６”）と参照ビームＥ２（ビームＢ４４”）との進行方向が逆向きになっている。これにより、第３の実施例と同様に、リトロレフレクター１４から射出したビームから生じる迷光が干渉光に混入することを防止することができる。
【００６９】
（第５の実施例）
図７は第５の実施例の干渉装置１０５で、図１に示された第１の実施例の干渉装置１０１の変形例を示した平面図である。図７に示されたように、干渉装置１０５は平面視で台形状の偏光分離素子２０３と、リトロレフレクター１４と、二つの１／４波長板１５、１７と、参照鏡１８と、を有する光学ユニット３０５を備える。第１の実施例と同じ部材に関しては同じ符号を付している。
【００７０】
第１の実施例においては、図１に示したように、計測対象物である移動鏡１６は１／４波長板１５と離れて配置されている。干渉装置１０１は真空中または大気中などに配置されるため、計測ビームＥ１に対する１／４波長板１５の界面では真空または大気との間に屈折率差が生じる。このため、１／４波長板１５の表面Ｓ１５で反射光が発生しこれが迷光となり、計測ビームＥ１と干渉して計測誤差（位置情報の検出誤差）を生じさせる恐れがある。
【００７１】
図７で示される第５の実施例の偏光分離素子２０３は、第１ブロック１１、第２ブロック３２及び第３ブロック３３から構成される。なお、第１ブロック１１は第１の実施例と同じである。第３ブロック３３は、第１の実施例で説明された直角二等辺三角形である第３ブロック１３の１／４波長板１５側の一面が、偏光分離素子２０３の角部である頂点を中心としてＹＺ平面から＋Ｘ軸方向にＸＹ平面に沿って角度θだけ回転されている。また、第２ブロック３２は偏光分離素子２０３の１／４波長板１５側の面が第３ブロック３３の１／４波長板１５側の面と同一の平面上に設けられている。これにより、偏光分離素子２０３は、計測ビームＥ１の複数の射出面のうち反射体としての移動鏡１６に対する射出面が、この射出面から射出する計測ビームＥ１に垂直な平面からわずかに傾けられている。
【００７２】
上記のような構成であれば、第１偏光分離面Ｓ１１に反射されて＋Ｘ軸方向に向かって偏光分離素子２０３を射出するビームＢ１４から１／４波長板１５の表面Ｓ１５で発生する迷光は、矢印ＡＲ１に示されたようにＸ軸方向と所定の角度だけ傾いた方向に反射される。このため、この迷光は、検光子１９に対して傾いて入射するビームとなり、検出光１９によって生成される干渉光に対して傾いたビームとなる。同様に、移動鏡１６に反射されて戻るビームＢ１５から１／４波長板１５の表面Ｓ１５で発生する迷光は、矢印ＡＲ２に示されたようにＸ軸方向と所定の角度だけ傾いた方向に反射されるため、この迷光は検光子１９に対して傾いて入射するビームとなり、干渉光に対して傾いたビームとなる。したがって、これらの迷光は、干渉光として検出器２０で検出されることはない。
【００７３】
また、ビームＢ１７の表面Ｓ１５における反射光は、矢印ＡＲ３に示されたようにＸ軸方向と所定の角度だけ傾いた方向に反射されるため、検光子１９に対して傾いて入射するビームとなり、干渉光に対して傾いたビームとなる。ビームＢ１８の表面Ｓ１５における反射光は、矢印ＡＲ４に示されたようにＸ軸方向と所定の角度だけ傾いた方向に反射されるため、検光子１９に対して傾いたビームとなり、干渉光に対して傾いたビームとなる。したがって、これらの迷光は、干渉光として検出器２０で検出されることはない。すなわち、干渉装置１０５では、１／４波長板１５の表面で発生する迷光が干渉光として検出されることがなく、その迷光に起因した計測誤差の発生を防止することができる。
【００７４】
（第６の実施例）
図８は第６の実施例の干渉装置１０６で、図４に示された第３の実施例の干渉装置１０３の変形例を示した平面図である。図８に示されたように、干渉装置１０６は平面視で台形状の偏光分離素子２０４と、リトロレフレクター１４と、二つの１／４波長板１５、１７と、参照鏡１８と、を有する光学ユニット３０６を備える。第３の実施例と同じ部材に関しては同じ符号を付している。
【００７５】
第３の実施例においても、図４に示したように、計測対象物である移動鏡１６は１／４波長板１５と離れて配置されている。干渉装置１０３は真空中または大気中などに配置されるため、計測ビームＥ１に対する１／４波長板１５界面では真空または大気との間に屈折率差が生じる。このため、１／４波長板１５の表面Ｓ１５で反射光が発生しこれが迷光となり、計測ビームＥ１と干渉して計測誤差（位置情報の検出誤差）を生じさせる恐れがある。
【００７６】
図８で示される第６の実施例の偏光分離素子２０４は、第１ブロック３１、第２ブロック２２及び第３ブロック２３から構成される。なお、第２ブロック２２及び第３ブロック２３は第３の実施例と同じである。第１ブロック３１は、第３の実施例で説明された直角二等辺三角形である第１ブロック２１の１／４波長板１５側の一面が斜面とされた形状を有しており、すなわち、第１ブロック３１の１／４波長板１５側の一面が、１／４波長板１５と１／４波長板１７とが交差する角部を中心としてＹＺ平面から＋Ｘ軸方向にＸＹ平面に沿って角度θだけ回転されている。これにより、偏光分離素子２０４は、計測ビームＥ１の複数の射出面のうち移動鏡１６に対する射出面が、この射出面から射出する計測ビームＥ１に垂直な平面からわずかに傾けられている。
【００７７】
上記のような構成であれば、第１偏光分離面Ｓ２１に反射されて＋Ｘ軸方向に向かって偏光分離素子２０４を射出するビームＢ３２から１／４波長板１５の表面Ｓ１５で発生する迷光は、矢印ＡＲ５に示されたようにＸ軸方向と所定の角度だけ傾いた方向に反射される。このため、この迷光は検光子１９に対して傾いて入射するビームとなり、検出光１９によって生成される干渉光に対して傾いたビームとなる。同様に、移動鏡１６に反射されて戻るビームＢ３３から１／４波長板１５の表面Ｓ１５で発生する迷光は、矢印ＡＲ６に示されたようにＸ軸方向と所定の角度だけ傾いた方向に反射されるため、この迷光は検光子１９に対して傾いて入射するビームとなり、干渉光に対して傾いたビームとなる。したがって、これらの迷光は、干渉光として検出器２０で検出されることはない。
【００７８】
また、ビームＢ３５の表面Ｓ１５における反射光は、矢印ＡＲ７に示されたようにＸ軸方向と所定の角度だけ傾いた方向に反射されるため、検光子１９に対して傾いて入射するビームとなり、干渉光に対して傾いたビームとなる。ビームＢ３６の表面Ｓ１５における反射光は、矢印ＡＲ８に示されたようにＸ軸方向と所定の角度だけ傾いた方向に反射されるため、検光子１９に対して傾いたビームとなり、干渉光に対して傾いたビームとなる。したがって、これらの迷光は、干渉光として検出器２０で検出されることはない。すなわち、干渉装置１０６では、１／４波長板１５の表面で発生する迷光が干渉光として検出されることがなく、その迷光に起因した計測誤差の発生を防止することができる。
【００７９】
なお、上述した光学ユニット３０５，３０６では、偏光分離素子２０３，２０４のうち移動鏡１６に対向する面がＹＺ平面に対してＸＹ平面に沿って所定角度だけ回転（傾斜）されているものとしたが、ＸＹ平面に沿った回転（傾斜）に限定されず、例えばＺＸ平面に沿った回転（傾斜）をさせたものとすることもできる。あるいは、ＹＺ平面を除く任意の平面に沿って回転（傾斜）をさせたものとしてもよい。
【００８０】
（第７の実施例）
図９は、第７の実施例の干渉装置１０７で、図１に示された第１の実施例の干渉装置１０１の変形例を示した平面図である。図９に示されたように、干渉装置１０７は偏光分離素子２０１と、リトロレフレクター１４と、三つの１／４波長板１５ａ、１５ｂ、１７と、参照鏡１８と、を有する光学ユニット３０７を備える。第１の実施例と同じ部材に関しては同じ符号を付している。
【００８１】
光学ユニット３０７では、図９に示されたように、別個の第１の１／４波長板１５ａと第２の１／４波長板１５ｂとがそれぞれ用意される。そして、第１の１／４波長板１５ａが第１ブロック１１の一面に、第２１／４波長板１５ｂが第２ブロック１２の一面に接合（例えば、オプティカルコンタクト）される。
【００８２】
（第８の実施例）
図１０は、第８の実施例の干渉装置１０８で、図８に示された第６の実施例の干渉装置１０６の変形例を示した平面図である。図１０に示されたように、干渉装置１０８は偏光分離素子２０４と、リトロレフレクター１４と、三つの１／４波長板１５、１７ａ、１７ｂと、参照鏡１８と、を有する光学ユニット３０８を備える。第６の実施例と同じ部材に関しては同じ符号を付している。
【００８３】
光学ユニット３０８では、図１０に示されたように、別個の第１の１／４波長板１７ａと第２の１／４波長板１７ｂとがそれぞれ用意される。そして、第１の１／４波長板１７ａが第２ブロック２２の一面に、第２１／４波長板１７ｂが第３ブロック２３の一面に接合（例えば、オプティカルコンタクト）される。
【００８４】
また、図１０に示された干渉装置１０８において、リトロレフレクター１４に対向する第２ブロック２２の一面と第３ブロック２３の一面とは、第２ブロック２２と第３ブロック２３とを接合した後に研磨することが好ましい。これにより、リトロレフレクター１４に対して第２ブロック２２と第３ブロック２３との間で段差を生じさせることがなく、偏光分離素子２０４に対してリトロレフレクター１４をオプティカルコンタクトさせることができる。
【００８５】
なお、上述した干渉装置１０１〜１０８では、偏光分離素子２０１〜２０４における第１偏光分離面Ｓ１１，Ｓ２１または第２偏光分離面Ｓ１２，Ｓ２２によって入射ビームＥ０を計測ビームＥ１と参照ビームＥ２とに分割し、また、第１偏光分離面Ｓ１１，Ｓ２１または第２偏光分離面Ｓ１２，Ｓ２２によって計測ビームＥ１と参照ビームＥ２とを合成するようにしていたが、例えば図１４に示すように、偏光分離素子に入射させる前に入射ビームＥ０を計測ビームＥ１と参照ビームＥ２とに分割し、偏光分離素子から射出した後に計測ビームＥ１と参照ビームＥ２とを合成することもできる。
【００８６】
図１４に示す干渉装置１１１は、偏光分離素子２０１と、リトロレフレクター１４と、１／４波長板１５，１７と、参照鏡１８と、ビーム分割部ＢＳ１と、ビーム合成部ＢＳ２とを有する光学ユニット３１１を備える。なお、ビーム分割部ＢＳ１及びビーム合成部ＢＳ２の形状は同じで、ＸＹ平面の側面形状が平行四辺形と直角二等辺三角形とにより構成された台形状である。ここで、平行四辺形と直角二等辺三角形とが接合する面Ｓ５１及び面Ｓ５２は偏光分割面で、偏光分割面Ｓ５１及び面Ｓ５２はＰ偏光を透過させてＳ偏光を反射させることができる。すなわち、偏光方向（偏光面）が相互に直交するＳ偏光のビームとＰ偏光のビームとを分割して異なる方向に進行させることができる。また、ビーム分割部ＢＳ１及びビーム合成部ＢＳ２のＸＹ平面において、斜面Ｓ５３及びＳ５４はＳ偏光を反射させる反射面である。以下、ビーム分割部ＢＳ１及びビーム合成部ＢＳ２の配置及びその中での光路について詳述する。
【００８７】
まず、ビーム分割部ＢＳ１について説明する。図１４に示されたようにビーム分割部ＢＳ１は斜面である反射面Ｓ５３が−Ｘ側に向かうように平行辺の長辺を偏光分離素子２０１の第２ブロック１２の−Ｙ側に接合する。これにより、偏光分離素子２０１の−Ｙ方向から入射する計測ビームＥ１と参照ビームＥ２とを含む入力ビームＥ０はビーム分割部ＢＳ１の偏光分割面Ｓ５１によって計測ビームＥ１と参照ビームＥ２とに分割される。ここで、Ｓ偏光である計測ビームＥ１はビーム分割部ＢＳ１の偏光分割面Ｓ５１及び反射面Ｓ５３に順次に反射され＋Ｙ方向に沿って偏光分離素子２０１の第２ブロック１２に入射する。また、Ｐ偏光である参照ビームＥ２はビーム分割部ＢＳ１の偏光分割面Ｓ５１を透過し＋Ｙ方向に沿って偏光分離素子２０１の第２ブロック１２に入射する。そして、偏光分離素子２０１内での光路は第１の実施例で図１に示されたような第１例の光路と同じであるため、説明を省略する。また、偏光分離素子２０１内の第１偏光分離面Ｓ１２及び第２偏光分離面Ｓ２２に反射又は透過した計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２は、図１示されたように偏光分離素子２０１の第３ブロック１３から射出する。
【００８８】
次に、偏光分離素子２０１から射出した計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２はビーム合成部ＢＳ２に入射する。なお、ビーム合成部ＢＳ２はビーム分割部ＢＳ１と逆に斜面である反射面Ｓ５４が＋Ｘ側に向かうように平行辺の長辺を偏光分離素子２０１の第３ブロック１３の−Ｙ側に接合する。これにより、偏光分離素子２０１の第３ブロック１３から射出するＳ偏光である計測ビームＥ１は反射面Ｓ５４及び偏光分割面Ｓ５２に順次に反射され−Ｙ方向に沿ってビーム合成部ＢＳ２を射出する。また、偏光分離素子２０１の第３ブロック１３から射出するＰ偏光である参照ビームＥ２はそのまま偏光分割面Ｓ５２を透過し計測ビームＥ１と合成されてビーム合成部ＢＳ２を射出する。
【００８９】
＜＜第１偏光分離面と第２偏光分離面との配置＞＞
以下、偏光分離素子の第１偏光分離面と第２偏光分離面との配置位置に関して、図１１、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１１及び図１２は、第１の実施例の干渉装置１０１を構成するブロック形状が異なる別例である。
【００９０】
図１１に示されたように、干渉装置１０９は平面視で正方形状の偏光分離素子２０７と、リトロレフレクター１４と、二つの１／４波長板（λ／４板）１５、１７と、参照鏡１８と、を有する光学ユニット３０９を備える。偏光分離素子２０７は、側面形状が五角形である第１ブロック４１と、側面形状が台形である第２ブロック４２と、側面形状が直角二等辺三角形である第３ブロック４３とで構成されている。このような形状の第１ブロック４１から第３ブロック４３で構成された偏光分離素子２０７でも、図１で説明されたようにリトロレフレクター１４から射出する光束で生じる迷光を防止することができる。
【００９１】
図１１において、第２ブロック４２の−Ｙ軸方向の側面から入射された計測ビームＥ１（Ｂ１１〜Ｂ１９）及び参照ビームＥ２（Ｂ２１〜Ｂ２７）は、第１偏光分離面Ｓ３１で二回反射され、第２偏光分離面Ｓ３２で一回反射されている。図１１に示された偏光分離素子２０７も、リトロレフレクター１４内での計測ビームＥ１（反射ビームＢ１６）と参照ビームＥ２（反射ビームＢ２４）との方向が逆向きになっている。このため、リトロレフレクター１４から射出する光束で生じる迷光を防止することができる。
【００９２】
但し、図１１に示された偏光分離素子２０７では、−Ｙ軸方向の側面から入射される計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２の入射位置に制限がある。計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２が図１１に示された光束Ｚ１１に沿って入射する場合では、第１偏光分離面Ｓ３１に反射されて＋Ｘ軸方向に向かう光束Ｚ１２は第２偏光分離面Ｓ３２に反射しないで、直接に偏光分離素子２０７から射出し反射面１６ａに入射する。したがって、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２は一定の入射範囲で入射しなければならないことが分かる。
【００９３】
また図１２に示されたように、干渉装置１１０は平面視で正方形状の偏光分離素子２０８と、リトロレフレクター１４と、二つの１／４波長板１５、１７と、参照鏡１８と、を有する光学ユニット３１０を備える。偏光分離素子２０８は第１偏光分離面Ｓ４１及び第２偏光分離面Ｓ４２によって側面形状が直角二等辺三角形である第１ブロック５１と、側面形状が六角形である第２ブロック５２と、側面形状が直角二等辺三角形である第３ブロック５３とで構成されている。このような形状の第１ブロック５１から第３ブロック５３で構成された偏光分離素子２０８でも、図１で説明されたようにリトロレフレクター１４から射出する光束で生じる迷光を防止することができる。
【００９４】
図１２において、第２ブロック５２の−Ｙ軸方向の側面から入射された計測ビームＥ１（Ｂ１１〜Ｂ１９）及び参照ビームＥ２（Ｂ２１〜Ｂ２７）は、第１偏光分離面Ｓ４１で二回反射され、第２偏光分離面Ｓ４２で一回反射されて第３ブロック５３の−Ｙ軸方向の側面から射出する。図１２に示された偏光分離素子２０８も、リトロレフレクター１４内での計測ビームＥ１（反射ビームＢ１６）と参照ビームＥ２（反射ビームＢ２４）との方向が逆向きになっている。このため、リトロレフレクター１４から射出する光束で生じる迷光を防止することができる。
【００９５】
但し、図１２に示された偏光分離素子２０８でも、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２が図１２に示された光束Ｚ２１に沿って入射する場合では、第１偏光分離面Ｓ４１に反射されて＋Ｘ軸方向に向かう光束Ｚ１２は第２偏光分離面Ｓ４２に反射される。そして、第２偏光分離面Ｓ４２に反射されて＋Ｙ軸方向に向かう光束Ｚ１３は再び第１偏光分離面Ｓ４１で反射しないで、直接に偏光分離素子２０８から射出し参照鏡１８に入射する。したがって、ここでも計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２は一定の入射範囲で入射しなければならないことが分かる。
【００９６】
図１３は、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２は入射範囲を説明するための図である。図１３に示された干渉装置１０１は図１に示された正方方体の偏光分離素子２０１を使用している。つまり、第１ブロック１１はその側面形状が直角二等辺三角形であり、第２ブロック１２はその側面形状が台形形状であり、第３ブロック１３はその側面形状が直角二等辺三角形である。また、第１偏光分離面Ｓ１１は偏光分離素子２０１の対角線と一致し、第２偏光分離面Ｓ１２は第１偏光分離面Ｓ１１に平行で、第１偏光分離面Ｓ１１の半分の長さである。
【００９７】
このような構成であれば、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２が＋Ｙ軸方向に沿って第２ブロック１２のいずれの位置に入射しても、第１偏光分離面Ｓ１１で二回反射され、第２偏光分離面Ｓ１２で一回反射され、−Ｙ軸方向に沿って第３ブロック１３の側面から射出できる。したがって、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２の入射範囲は、第２ブロック１２のすべての−Ｙ軸方向の側面である。偏光分離素子２０１の射出面に配置される検光子１９及び検出器２０は、実線で示される位置から点線で示される位置まで配置することができる。すなわち、第１偏光分離面Ｓ１１が偏光分離素子２０１の対角線と一致し、第２偏光分離面Ｓ１２は第１偏光分離面Ｓ１１に平行で第１偏光分離面Ｓ１１の半分の長さであると、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２の入射範囲が広くなり、検光子１９及び検出器２０の範囲も広くなるという利点がある。
【００９８】
図１３では、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２が、第２ブロック１２に入射する例を示した。光可逆性により第３ブロック１３の側面から計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２が入射される場合も、計測ビームＥ１及び参照ビームＥ２は第１偏光分離面Ｓ１１で二回反射され、第２偏光分離面Ｓ１２で一回反射され、第２ブロック１２の側面から射出できる。
【００９９】
＜露光装置ＥＸについて＞
以下、上述した干渉装置１０１〜１１０の少なくとも１つが用いられた露光装置ＥＸについて図１５を参照しながら説明する。図１５は、本実施形態に係る露光装置を示す概略構成図である。
【０１００】
図１５において、露光装置ＥＸは、レチクルＭ（マスク）とウエハＳＷ（基板）とを静止した状態でレチクルＲＴに形成された回路パターンをウエハＳＷに転写するとともに、ウエハＳＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置である。
【０１０１】
レチクルＲＴは、不図示のレチクルホルダを介してレチクルステージ１ａ、１ｂ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。レチクルＲＴには、転写すべき回路パターンが形成されており、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置の場合は、パターン領域の全体が照明される。なお、レチクルＲＴは図示しない交換装置により適宜交換されて使用される。
【０１０２】
また、露光装置ＥＸは照明装置２及び投影光学系３を備える。ここで、照明装置２は照明光源２ａ及び照明光学系２ｂを有する。照明装置２の光源２ａは、露光用の照明光をパルス光で作るもので、たとえば波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光源からの紫外パルス光、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ光源からの紫外パルス光、ＹＡＧレーザ光源からのパルスレーザを高調波に変換した紫外線等が使用できる。また、光源２ａから射出された光は、照明光学系２ｂを介してレチクルＲＴを均一に照明する。
【０１０３】
投影光学系３は、ジオプトリック系（屈折系）であるが、カタジオプトリック系（反射屈折系）や反射系も使用できることはいうまでもない。また、投影光学系３は、所定の気温（例えば、２５℃）、所定の大気圧（例えば、１気圧）の下で露光用照明光の波長に関して最良に収差補正されており、かかる条件下においてレチクルＲＴとウエハＳＷとは互いに共役になっている。また、露光用照明光は、ケーラー照明であり、投影光学系３の瞳面の中心に光源像として結像されている。なお、投影光学系３は複数のレンズ等の光学素子を有し、その光学素子の硝材としては露光用照明光の波長に応じて石英、蛍石等の光学材料から選択されている。
【０１０４】
ウエハステージ４は定盤６上に設けられ、駆動制御ユニットＣＴＵの制御により投影光学系３の像面と平行なＸＹ平面に沿って２次元移動する。すなわち、ウエハステージ４は、ウエハＳＷを保持する試料台としてのウエハテーブル８と、定盤６上でＸＹ平面に沿って２次元移動される可動部としてのＸＹステージ７とを備え、ＸＹステージ７は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向にステップ移動する。
【０１０５】
さらに、ウエハステージ４には、ウエハＳＷのＺ軸方向の位置（フォーカス位置）、並びにＸ軸及びＹ軸の周りの傾斜角を制御するＺレベリング機構も組み込まれている。すなわち、ウエハテーブル８は、Ｚ軸方向に変位する３つのアクチュエータ９ａ、９ｂ、９ｃを介してＸＹステージ７上に保持されている。
【０１０６】
３つのアクチュエータ９ａ、９ｂ、９ｃは、一直線上にならないように分散配置される。また、主制御系ＣＴからの制御情報に基づいて、駆動制御ユニットＣＴＵによって各アクチュエータ９ａ、９ｂ、９ｃの駆動量が制御される。３つのアクチュエータ９ａ、９ｂ、９ｃを同一の量だけ駆動することによってウエハテーブル８をＺ軸方向に平行移動させることが可能であり、各駆動量を相違させることによってウエハテーブル８をＸＹ平面に対して傾けることが可能である。３つのアクチュエータ９ａ，９ｂ，９ｃの駆動量を適切に制御することにより、ウエハＳＷの表面をレチクルＲＴの投影像位置（パターン像の結像位置）に高精度に合焦させることができる。
【０１０７】
ウエハＳＷと投影光学系３との合焦状態は、焦点位置検出系センサＰＤａ、ＰＤｂによって検出される。焦点位置検出系センサＰＤａ、ＰＤｂは、投影光学系３の結像面に向けてピンホール又はスリット状の像を形成するための結像光束を、投影光学系３の光軸ＡＸに対して斜め方向から供給する送光光学系ＰＤａと、その結像光束のウエハＳＷ表面での反射光束を受光する受光光学系ＰＤｂとを有し、例えば、これらは投影光学系３が設置された架台１１（コラム）に固定されている。
【０１０８】
ウエハステージ４（ウエハテーブル８）の一端には、干渉装置１００が設けられている。干渉装置１００は、上述した干渉装置１０１〜１１１の少なくとも１つを含んで構成されている。干渉装置１００として、Ｘ軸用の干渉装置１００ｘ及びＹ軸用の干渉装置１００ｙが設けられている。この干渉装置１００ｘ、１００ｙによってウエハステージ４のＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の周りの回転角がリアルタイムに計測される。そして、干渉装置１００ｘ、１００ｙの計測結果及び主制御系ＣＴからの制御情報に基づいて、駆動制御ユニットＣＴＵがウエハステージ４の速度、及び位置の制御を行う。ここで、干渉装置１００ｘ、１００ｙとウエハステージ４（ウエハテーブル８）とを含んでステージ装置ＳＧが構成されている。
【０１０９】
露光装置ＥＸはさらに、レチクルアライメント系として、ＴＴＲ（Through The Reticule）方式のレチクルアライメント系センサＲＡを備える。また、オフアクシス方式のウエハアライメント系として、ＦＩＡ（Field Image Alignment）方式のウエハアライメント系センサＷＡ１を備える。さらに、ＴＴＬ（Through The Lens）方式のウエハアライメント系として、ＬＳＡ（Laser
Step Alignment）方式或いはＬＩＡ（Laser Interferometric Alignment）方式のウエハアライメント系センサＷＡ２を備える。
【０１１０】
レチクルアライメント系センサＲＡは、所定のマークを備えたレチクルＲＴに対してアライメント光を照射するとともに、投影光学系３を介してウエハステージ４上の基準平面板ＷＦＰに設けられた基準マーク群ＦＭを照射する。さらに、レチクルアライメント系センサＲＡは、アライメント光の照射によりレチクルＲＴから発生した光（反射光）、及び投影光学系３を介してウエハステージ４の基準平面板ＷＦＰ（基準マーク群ＦＭ）から発生する光（反射光）を受光して、レチクルＲＴの位置合わせを行う。
【０１１１】
ＦＩＡ方式のウエハアライメント系センサＷＡ１は、投影光学系３の側部に設けられており、投影光学系３を介することなく露光光とは異なる波長のアライメント光を基準マーク群ＦＭに照射するとともに、基準マーク群ＦＭにおけるＦＩＡ用マークから発生した光を受光してベースライン量を求める。このベースライン量は、ウエハＳＷ上の各ショット領域を投影光学系３の視野内に配するときの基準量となるものである。
【０１１２】
ＬＳＡ又はＬＩＡ方式のウエハアライメント系センサＷＡ２は、アライメント光の照射により基準マーク群ＦＭに形成されたＬＳＡマーク又はＬＩＡマークから発生した光を受光して、ウエハＳＷの位置計測の基準を求める。
【０１１３】
続いて、以上のような構成を備えた露光装置ＥＸによる露光作業について、簡単に説明する。
まず、主制御系ＣＴの管理の下、露光作業に先立って準備作業を行う。
具体的には、焦点位置検出系センサＰＤａ、ＰＤｂから基準平面板ＷＦＰに複数のスリット光を投光して、複数のスリット光のオフセット調整（原点調整）が行われる。
そして、各種の露光条件が設定された後に、レチクルアライメント系センサＲＡを用いたレチクルアライメントが必要に応じて行われる。また、ウエハアライメント系センサＷＡ１を用いたベースライン計測が行われる。さらに、ウエハアライメント系センサＷＡ１，ＷＡ２の少なくとも一方を用いたウエハＳＷのファインアライメント（エンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）等）が行われる。これによりウエハＳＷ上の複数のショット領域の配列座標が求められる。
【０１１４】
上述したアライメント作業が終了すると、主制御系ＣＴはアライメント結果に基づいてウエハＳＷ側のＸ軸用干渉装置１００ｘ及びＹ軸用干渉装置１００ｙの計測値をモニタしつつ、ウエハＳＷのファーストショット（第１番目のショット領域）の露光位置に駆動制御ユニットＣＴＵに指令してウエハステージ４を移動させる。
そして、主制御系ＣＴの管理の下で、焦点位置検出系センサＰＤａ、ＰＤｂからウエハＳＷに複数のスリット光を投光するとともにウエハテーブル８用のアクチュエータ９ａ，９ｂ，９ｃを駆動して、レチクルＲＴの回路パターンの結像面にウエハＳＷの露光面を合わせる作業（焦点合わせ）が行われる。
【０１１５】
準備作業が完了すると、レチクルＲＴのパターン領域が露光光で照明され、これにより、ウエハＳＷ上のファーストショット領域に対する露光が終了する。そして、レチクルＲＴの回路パターンが投影光学系３を介してウエハＳＷ上のファーストショット領域のレジスト層に縮小転写される。
【０１１６】
このようにして、ウエハＳＷのショット領域の露光と次ショット領域の露光のためのステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＳＷ上の全ての露光対象ショット領域にレチクルＲＴの回路パターンが順次転写される。
【０１１７】
＜ステージ装置ＳＧについて＞
図１６は、ステージ装置ＳＧの斜視図である。図１６に示されたようにウエハステージ４（ウエハテーブル８）のＹ軸方向及びＸ軸方向にそれぞれ延在する反射体としての反射面１６ｘ、１６ｙが取り付けられており、反射面１６ｘ、１６ｙの鏡面に対向してＸ軸用干渉装置１００ｘ及びＹ軸用干渉装置１００ｙが設けられている。
【０１１８】
図１６に示すように、Ｘ軸用の干渉装置１００ｘは、Ｙ軸方向に互いに離間して配置される２つの干渉光学系１００ｘａ及び１００ｘｂ含む。干渉光学系１００ｘａと干渉光学系１００ｘｂとは、ウエハテーブル８（ウエハステージ４）のＹ軸方向の位置に応じて選択的に使用される。干渉光学系１００ｘａのＹ軸方向に関する配置位置は、投影光学系３の光軸ＡＸ（図１５を参照）と概ね一致しており、干渉光学系１００ｘｂのＹ軸方向に関する配置位置は、ウエハアライメント系センサＷＡ１の光軸ＡＸａ（図１５を参照）と概ね一致している。そして、干渉光学系１００ｘａが、投影光学系３（図１５を参照）を介したウエハＳＷへの露光処理時に用いられ、干渉光学系１００ｘｂが、ウエハアライメント系センサＷＡ１（図１５を参照）を介したウエハステージ４上のマーク計測時に用いられる。
【０１１９】
各干渉光学系１００ｘａ及び１００ｘｂは、Ｘ軸方向に平行な光軸を有する複数のビームを、ウエハテーブル８（ウエハステージ４）に配設された反射面１６ｘに照射する。そして、反射面１６ｘからの反射ビームが各干渉光学系１００ｘａ及び１００ｘｂを介して検出器２０（図１などを参照）に送られ、反射面１６ｘのＸ軸方向の位置（距離）、ひいてはウエハテーブル（ウエハステージ４）の位置が検出される。
【０１２０】
具体的には、干渉光学系１００ｘａを介して反射面１６ｘに照射される複数のビーム６０、６１のうち、ウエハテーブル８のＸ軸方向の位置計測にビーム６０が用いられ、また、ウエハテーブル８のＹ軸周りの回転角（ロール）の計測にビーム６０とビーム６１とが用いられる。同様に、干渉光学系１００ｘｂを介して反射面１６ｘに照射される複数のビーム６２、６３のうち、ウエハテーブル８のＸ軸方向の位置計測にビーム６２が用いられ、また、ウエハテーブル８のＹ軸周りの回転角（ロール）の計測にビーム６２とビーム６３とが用いられる。
【０１２１】
Ｙ軸用の干渉装置１００ｙのＸ軸方向に関する配置位置が、投影光学系３の光軸ＡＸ（図１５参照）と概ね一致している。干渉装置１００ｙは、Ｙ軸方向に平行な光軸を有する複数のビームを、ウエハテーブル８（ウエハステージ４）に配設された反射面１６ｙに照射する。そして、反射面１６ｙからの反射ビームが各干渉光学系１００ｘａ及び１００ｘｂを介して検出器２０（図１などを参照）に送られ、反射面１６ｙのＹ軸方向の位置（距離）、ひいてはウエハテーブル（ウエハステージ４）の位置が検出される。
【０１２２】
具体的には、干渉装置１００ｙを介して反射面１６ｙに照射される複数のビーム６４、６５、６６のうち、ウエハテーブル８のＹ軸方向の位置計測にビーム６４とビーム６５との少なくとも一方が用いられ、また、ウエハテーブル８のＺ軸周りの回転角（ヨー）の計測にビーム６４とビーム６５とが用いられ、さらに、ウエハテーブル８のＸ軸周りの回転角（ピッチ）の計測にビーム６４とビーム６５とビーム６６とが用いられる。
【０１２３】
＜干渉システムＩＦＳについて＞
以下、レーザ光源７０を有する干渉システムＩＦＳについて、図１７を参照しながら説明する。図１７は、レーザ光源７０でＸ軸用の干渉装置１００ｘ及びＹ軸用の干渉装置１００ｙに入力ビームＥ０を供給する光路図である。
【０１２４】
図１７に示すように、干渉システムＩＦＳは、Ｘ軸用の干渉装置１００ｘ及びＹ軸用の干渉装置１００ｙと、共通のレーザ光源７０と、干渉装置１００ｘ，１００ｙに入力ビームを入力させる入力光学系としての分光光学系７１とを備えている。レーザ光源７０は、相互に偏光面が直交するとともに相互に周波数が異なる２つのビームを含む入力ビームＥ０を出力する。分光光学系７１は、ハーフプリズム７２、ビームの光軸を調整するための調整機構７３、７４、ハーフミラー７５、及び折り曲げミラー７６等を含んで構成されている。
【０１２５】
レーザ光源７０からの入力ビームＥ０は、ハーフプリズム７２によってＸ軸用の干渉装置１００ｘ及びＹ軸用の干渉装置１００ｙのそれぞれに振り分けられる。すなわち、レーザ光源７０からの入力ビームＥ０の一部がハーフプリズム７２を透過してＹ軸用の干渉装置１００ｙの干渉光学系１００ｙに送られる。一方、ハーフプリズム７２で反射したビームはＸ軸用の干渉装置１００ｘが備える光学ユニット３００（上述した光学ユニット３０１〜３１１の少なくとも１つを含む）に送られる。Ｘ軸用の干渉装置１００ｘの光学ユニット３００は、Ｙ軸方向に離れて配置された光学ユニット３００ｘａと光学ユニット３００ｘｂとを有する。
【０１２６】
Ｘ軸用の干渉装置１００ｘに関し、ハーフプリズム７２からの入力ビームＥ０は、−Ｙ軸方向に進行し、調整機構７３で光軸が調整される。この入力ビームＥ０の進行軸上には、ハーフミラー７５と調整機構７４と折り曲げミラー７６とが配されており、ハーフミラー７５及び折り曲げミラー７６は、Ｙ軸方向に平行な入力ビームＥ０の進行軸に対して４５度傾く反射面を有している。ハーフミラー７５は、入射したビームの一部を透過し、残りの入力ビームＥ０を反射する。ハーフミラー７５で反射して、９０度折り曲げられた入力ビームＥ０は＋Ｘ軸方向に進行し、光学ユニット３００ｘａに入射する。一方、ハーフミラー７５を透過したビームは、折り曲げミラー７６で９０度折り曲げられた後に＋Ｘ軸方向に進行し、光学ユニット３００ｘｂに入射する。ハーフミラー７５からの反射ビームと折り曲げミラー７６からの反射ビームとは互いに平行であり、それら２つのビームの平行度は、ハーフミラー７５と折り曲げミラー７６との間に配置される調整機構７４によって調整される。そして、光学ユニット３００ｘａを介してウエハステージ４（ウエハテーブル８）の反射面１６ｘにビーム６０が照射され、これと平行に、光学ユニット３００ｘｂを介してウエハステージ４（ウエハテーブル８）の反射面１６ｘにビーム６２が照射される。これにより、ウエハステージ４（ウエハテーブル８）の位置情報（距離）が計測できる。
【０１２７】
なお、上述の実施形態の露光装置では、通常の固定パターンマスク（Ｃｒパターンマスク）に代えて、所定の電子データに基づいて所定パターンを可変的に形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際特許公開第２００６／０８０２８５号パンフレットに開示されている。また、ＤＭＤのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。例えば、液晶表示素子等の透過型の空間光変調器、二次元的に配列されて個別に姿勢変化可能な複数のミラー要素を有する空間光変調器などを用いることができる。
【０１２８】
一般に、可変パターン形成装置は、二次元的に配列されて個別にオン・オフ制御可能な複数の画素部と、これらの複数の画素部のオン・オフ制御を行ってパターンを形成する画素制御部とを有する。そして、走査露光に際して、画素制御部は、基板ステージの走査方向への移動に同期してオン・オフ制御を行ってパターンを変化させる。なお、可変パターン形成装置により形成したパターンを走査露光中に固定的に用いることもできる。
【０１２９】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１３０】
＜半導体デバイスの製造方法＞
また、半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１８に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【０１３１】
なお、本発明は、半導体デバイスまたは液晶デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、本発明は、ガラス基板と半導体ウェハとに限定されず、例えば可撓性を有するシート状の基板（面積に対する厚さの比がガラス基板および半導体ウェハに比して小さい基板）を露光対象としての感光性基板とすることができる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。さらに、本発明は、露光装置への適用に限定されず、印刷装置等を用いて基板にパターンを形成するパターン形成装置等およびその基板を保持して移動させるステージ装置等への適用が可能である。また、一般には、基板に限定されず、任意の物体を保持して移動させる移動機構であって、その基板に対応させて反射体を保持して移動させる移動機構に対して本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【０１３２】
１ａ、１ｂ  …  マスクステージ
２  …  照明装置
２ａ  …  照明光源、  ２ｂ  …  照明光学系
３  …  投影光学系
４  …  ウエハステージ
６  …  定盤
７  …  ＸＹＺステージ
８  …  ウエハテーブル
９ａ、９ｂ、９ｃ  …  アクチュエータ
１００（１０１〜１１１）  …  干渉装置
１００ｘ  …  Ｘ軸用干渉装置、  １００ｙ  …  Ｙ軸用干渉装置
１１、２１、３１、４１、５１  …  第１ブロック
１２、２２、３２、４２、５２  …  第２ブロック
１３、２３、３３、４３、５３  …  第３ブロック
１４  …  リトロレフレクター
１５、１５ａ、１５ｂ、１７、１７ａ、１７ｂ  …  １／４波長板
１６  …  移動鏡
１６ａ  …  反射面（１６ｘ  …  Ｘ軸の反射面、  １６ｙ  …  Ｙ軸の反射面）
１８  …  参照鏡
１９  …  検光子
２０  …  検出器
６０〜６６  …  ビーム
７０  …  レーザ光源
７１  …  分光光学系
７２  …  ハーフプリズム
７３、７４  …  調整機構
７５  …  ハーフミラー
７６  …  折り曲げミラー
２００（２０１〜２０８）  …  偏光分離素子
３００（３０１〜３１１）  …  光学ユニット
ＡＲ１〜ＡＲ８  …  迷光である反射光
ＡＸ、ＡＸａ  …  光軸
Ｂ１１〜Ｂ１９、Ｂ３１〜Ｂ３７  …  計測ビーム
Ｂ２１〜Ｂ２７、Ｂ４１〜Ｂ４９  …  参照ビーム
ＢＳ１  …  ビーム分割部、  ＢＳ２  …  ビーム合成部
ＣＴ  …  主制御部
ＣＴＵ  …  駆動制御ユニット
ｄ１〜ｄ４  …  反射が生じる点
Ｄ１、Ｄ２  …  迷光の発生点
Ｅ０  …  入力ビーム、  Ｅ１  …  計測ビーム、  Ｅ２  …  参照ビーム
ＥＸ  …  露光装置
ＦＭ  …  基本マーク群
ＩＦＳ  …  干渉システム
ＰＤａ、ＰＤｂ  …  焦点位置検出系センサ
ＲＡ  …  マスクアライメント系センサ
ＲＴ  …  レチクル（マスク）
Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ３１、Ｓ４１  …  第１偏光分離面
Ｓ１２、Ｓ２２、Ｓ３２、Ｓ４２  …  第２偏光分離面
Ｓ５１、Ｓ５２  …  偏光分割面
Ｓ５３、Ｓ５４  …  反射面
ＳＧ  …  ステージ装置
ＳＷ  …  ウエハ（基板）
ＷＡ１、ＷＡ２  …  基板アライメント系センサ
ＷＦＰ  …  基準平面板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2010237202.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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