(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１直線偏光ビームの第１光源および第２直線偏光ビームの第２光源と、第１固定周波数を確立する発振装置と、第１および第２直線偏光ビームをそれぞれ受入れるように構成された第１音響光学素子および第２音響光学素子と、前記発振装置から第１固定周波数を受入れて第１音響光学素子を駆動し第１直線偏光ビームを第１固定周波数に対応した周波数差を有する第１対の直交偏光ビームに変換する第１手段と、第１対の直交偏光ビームを受入れるように構成された第１干渉計手段と、第１固定周波数に対応する第２固定周波数を伝送する伝送手段と、前記伝送手段から第２固定周波数を受入れて第２音響光学素子を駆動し第２直線偏光ビームを第２固定周波数に対応する周波数差を有する第２対の直交偏光ビームに変換する第２手段と、第２対の直交偏光ビームを受入れるように構成された第２干渉計手段とを備え、それによって、第１対および第２対の直交偏光ビームを用いた第１および第２干渉計手段の測定が同時に行われ、データエージ差を減少した前記測定が可能となる、同期した複数対の直交偏光ビームを用いた干渉計測定システム。
【請求項２】
第１固定周波数を確立する発振装置が、安定化電子発振器手段からなる請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記伝送手段が、光学的手段を備える請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記周波数差がほぼ２０ＭＨｚからなる請求項１記載のシステム。
【請求項５】
第１および第２手段の各々が、２で除算するユニットと、方形波を正弦波に変換する変換器と、第１および第２音響光学素子を駆動する増幅器とを備える請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記発振装置が第１および第２手段を介して第１および第２音響光学素子に作動的に接続され、前記周波数差が前記発振装置により決定される請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記発振装置の周波数は、前記周波数差のほぼ２倍である請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記周波数差はほぼ２０ＭＨｚからなる請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記周波数差がほぼ２０ＭＨｚからなる請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
第１および第２干渉計手段が、複数の測定軸に対する測定位置と時間における相対的変化を同時測定可能なヘテロダイン干渉計システムからなる請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記光学的手段がファイバー光ケーブルからなる請求項３記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、１つ以上の移動ステージの変位を測定する装置に関し、とくに、１つ以上の光源を用いて１つ以上の移動ステージの変位を測定するための光ビームを用いた干渉計装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
位置，長さ，距離又は光学的長さにおける変化を測定するために、干渉計を用いることはよく知られている。例えば、エヌ．ボブロフ著「変位測定干渉計における最近の進歩」測定の科学と技術（Measurement Science & Technology），第４巻、第９号，第９０７〜９２６頁，１９９３年９月、および共有の１９８７年８月２５日発行の米国特許第４，６８８，９４０号参照。多数の干渉計的位置測定を行う精密な時刻をさらに正確に決定するための要求と必要性の急速な増加は、現在知られた方法と装置に固有の不確実性の種々の原因を最小限に減じようとする多くの努力に拍車をかけてきた。
【０００３】
例えば、集積回路を製造するために用いるステップ・アンド・リピート（step-and-repeat）で動的な書き込みフォトリソグラフィ装置におけるような多くの現在の応用に対しては、多くの軸が、すべての位置測定が既知の瞬間の時刻を表わすように１つ以上のステージについて干渉計で測定されるべきである。これらのシステムの光学的な能力や時間的精度の要求は、現在の干渉計光源の能力を越えている。
データエイジ差を実質的に少なくする干渉計による距離又は位置測定を行うための、同期した複数の光源に対する需要があるが、今だに満たされていない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、第１および第２干渉計手段と、第１干渉計手段に付随する第１光源と、第２干渉計手段に付随する第２光源とを備え、第１および第２光源の各々は、周波数の差によって分離された一対の直交偏光ビームを出力し、前記対の直交偏光ビームの各々は前記干渉計手段を横切るように構成され、第１固定周波数を確立する確立手段と、第１光源からの前記対の直交偏光間の前記周波数の差を第１固定周波数に結合させる手段と、第１固定周波数に結合した第２固定周波数を第１光源から第２光源に伝送する伝送手段と、第２光源からの前記一対の直交偏光間の前記周波数の差を第１固定周波数に結合させる手段とを備え、それによって複数の光源を用いた前記干渉計の測定が同時に行われデータエージ差を減少した干渉計測定が可能となる、複数の同期光源を用いた干渉計測定システムを提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
この発明は、例えば、長さや光学的長さのような位置の相対変化と、各サンプルは又は位置の測定が行われるときの相対時間を、複数の測定軸で、各サンプリング又は測定時刻において、高精度で同時に測定するように作動する装置、好ましくは干渉計システム、最も好ましくはヘテロダイン干渉計システムに関する。
【０００６】
この装置は、広い範囲の放射エネルギー源に適用され、次の説明は光学的測定システムに関する実施例に限定されている。ここに使用した「放射エネルギー」という言葉は、すべての周波数範囲の電磁エネルギーを含むがそれに限定されない。
【０００７】
図１に示すように、この発明の装置は、１対の第１および第２光源２０，２２を備える。各光源２０，２２は単一の直線偏光ビーム２１，２３を出力する。音響光学素子３０，３１は、入力される各ビーム２１，２３を、例えば、主発振装置１０により決定される２０ＭＨｚとか、４０ＭＨｚというような所定の周波数差によって分離された２つの直交偏光ビーム７０，７２に変換する。
【０００８】
この発明は、例として与えられるこれらの周波数に限定されず、他の周波数であってもよい。主発振装置１０と副発振装置１４は、各増幅器１２，１３により音響光学素子３０，３１を、両光源に同期して駆動する。２つの直交偏光ビーム対７０，７２は干渉計４０，４１を横切る。干渉計４０，４１からのビーム７１，７３は、一対の光学信号受信器５０，５１に戻る。
【０００９】
光学信号受信器５０，５１は干渉計４０，４１から戻ってきた２つのビーム対７１，７３をそれぞれ混合し、結果として生じるビート（うなり）周波数５１，５３を電子測定器（位相計／アキュームレータ）６０，６２に伝送する。電子測定器６０，６２は主発振装置１０からの信号１５とビート周波数５１，５３とを用いて位相差を決定して蓄積し、電子測定器６０，６２は蓄積された位相差６１，６３を出力する。
位相差６１，６３は、２つの電子測定器（位相計／アキュームレータ）６０，６２が主発振装置１０によって出力される同じ信号を用いて位相差を測定して蓄積するという事実によって補償されたデータエイジである。
【００１０】
図２は、主発振装置１０と副発振装置１４の構成を示し、主発振装置１０に内蔵された発振器８０は信号８１を出力し、信号８１は送信器９０から光ファイバーケーブル９１を介して受信器１４０）へ伝送されて副発振装置１４に受入れられる。光ファイバーケーブル９１は、好ましい伝送媒体であるが、この発明は、この伝送媒体による伝送に限定されず、導電体を介しての電気的伝送，ラジオ周波数変調による，ラジオ振幅変調による，および光学的伝送のような他の手段による伝送を含む。
【００１１】
図２において、除算器１００，１０２は４０ＭＨｚの信号８１，１４１を２で除算し、対称的な２０ＭＨｚ方形波１０１，１０３を生成する。波形変換器（方形波／正弦波変換器）１１０，１１２はそれらの方形波を正弦波１１，１１３に変換する。増幅器１２，１３は、２０ＭＨｚの正弦波１２１，１２３によって音響光学素子３０，３１を駆動する。音響光学素子３０，３１は図１に示す干渉計４０，４１への２つの直線偏光ビーム７０，７２を生成する。
【００１２】
参照信号出力１５０は好ましくは電子測定器６０，６２に供給されるが、これは上記実施例の２０ＭＨｚの正弦波１１から引き出される。
【００１３】
【発明の効果】
この発明によれば、複数の同期光源を用いることにより、複数の移動ステージの変位を正確測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の好ましい実施例のブロック図である。
【図２】図１の実施例に用いる主および副発振装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
２０  第１光源
２１  ビーム
２２  第２光源
２３  ビーム
１０  主発振装置
１２  増幅器
１３  増幅器
１４  副発振装置
３０  音響光学素子
３１  音響光学素子
４０  干渉計
４１  干渉計
５０  光学的受信器
５１  光学的受信器
６０  電子測定器
６２  電子測定器
５３  ビート周波数
６１  蓄積位相差
６３  蓄積位相差
７０  直交偏光ビーム対
７１  ビーム
７２  直交偏光ビーム対
７３  ビーム
【図１】
0004156692.tif 000002
【図２】
0004156692.tif 000003