JPH11183116A - 光波干渉測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、測定光路のレーザ光が遮られても、
原点復帰させずに継続して測長することができ、しかも
安価で容易に干渉光学系を構成することができる光波干
渉測定方法および装置を提供することを目的とする。 【解決手段】レーザ光源１から射出された波長λ１の光
を測定光路と参照光路に分離する偏光ビームスプリッタ
２と、参照光路上に設けられた参照用反射鏡６と、測定
光路上を移動可能に設けられた測定用反射鏡７と、参照
光と測定光の干渉光を受光する光電検出器９とを有し、
レーザ光源１１から射出されたλ２（≠λ１）の光を２
つに分離する偏光ビームスプリッタ１２と、分離された
λ２の光の一方を、測定光路の途中から測定光路と平行
に測定用反射鏡７に向かわせる光学系１０と、測定用反
射鏡７で反射した一方の光と他方の光との干渉光を受光
する光電検出器１７とを備えるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物体の変位等を高
精度で測定する光波干渉測定方法および装置に関し、特
に、半導体装置、液晶表示装置、あるいは薄膜磁気ヘッ
ド等を製造する際のフォトリソグラフィ工程で使用され
る露光装置に用いられているステージにおける超精密位
置決め方法および装置として好適な光波干渉測定方法お
よび装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置や液晶表示装置等の製造工程
におけるフォトリソグラフィ工程では、レチクルあるい
は、マスク（以下、レチクルという）に形成された回路
パターンを投影光学系を介して半導体ウェハやガラスプ
レート（以下、ウェハという）上に投影露光する投影露
光装置が用いられている。この投影露光装置としては種
々の方式のものがあるが、例えば半導体装置の製造の場
合、レチクルの回路パターン全体を一度に投影し得るイ
メージフィールドを持つ投影光学系を介してウェハをス
テップ・アンド・リピート方式で露光する投影露光装置
や、レチクルを１次元に走査しつつ、ウェハをそれと同
期した速度で１次元に走査させる、いわゆるステップ・
アンド・スキャン方式の投影露光装置等がある。

【０００３】これらの投影露光装置における露光動作で
は、レチクルのパターンの像をウェハに形成されたパタ
ーン上に正確に重ね合わせることが必須であり、そのた
めレチクルやウェハを載置してＸ−Ｙ平面を２次元的に
移動可能なＸ−Ｙステージには高い位置決め精度が要求
されている。このＸ−Ｙステージを超精密に位置決めす
るために光波干渉測定装置が用いられている。

【０００４】この種の光波干渉測定装置としては、周波
数安定化されたヘリウム−ネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）ガスレ
ーザを光源とし、ヘテロダイン検出方式を採用したもの
（例えば、米国ヒューレット・パッカード社製）が広く
用いられている。

【０００５】ここで従来の光波干渉測定装置を図７を用
いて説明する。図７において、レーザ光源１は中心波長
λ１で、波長のわずかに異なる互いに直交する偏光方位
を有するレーザビームを射出する。このレーザ光源１か
ら射出されたレーザビームは偏光ビームスプリッタ４０
に入射して測定光路と参照光路とに分離される。偏光ビ
ームスプリッタ４０において、ｐ偏光成分の光は透過し
て測定光路に進み、１／４波長板４４によって円偏光に
変換された測定光となり、ｓ偏光成分の光は偏光ビーム
スプリッタ４０で反射して参照光路に進み、ミラー３に
入射して光路を測定光と平行になるように曲げられて、
１／４波長板４２によって円偏光に変換された参照光と
なる。

【０００６】そして、参照光は参照用反射鏡（固定鏡）
６で反射し、測定光は測定用反射鏡（移動鏡）７で反射
する。それぞれの反射光は再びそれぞれ１／４波長板４
２、４４を透過して、偏光方位を当初の偏光方位に対し
て９０°回転させられた直線偏光の光に変換される。１
／４波長板４４を透過した測定光は偏光ビームスプリッ
タ４０に入射して、偏光方位が当初より９０°度回転し
ているために、偏光ビームスプリッタ４０で反射され
る。

【０００７】一方、１／４波長板４２を透過した参照光
はミラー３で反射して偏光ビームスプリッタ４０に入射
し、同様に偏光方位が当初より９０°度回転しているた
め偏光ビームスプリッタ４０を透過する。従って、参照
光と測定光は同軸となって偏光ビームスプリッタ４０を
射出する。この参照光と測定光はダイクロイックミラー
４８を透過して偏光子８に入射する。偏光子８の偏光方
位は、参照光と測定光に対して４５°傾いて設定されて
おり、従って、偏光子８を透過した両光は干渉して光電
検出素子９で検出される。光電検出素子９で電気信号に
変換されたこの干渉信号は、レーザ光源１内部でｐ偏光
成分とｓ偏光成分のレーザビームを直接干渉させて得ら
れる基準信号と共に位相計（図示せず）に入力され、基
準信号に対する測定信号の位相変化量を積算することに
より、測定用反射鏡７の変位を知ることができる。

【０００８】ところが、この種の光波干渉測定装置（レ
ーザ干渉計）は、ステージなどに取り付けた測定用反射
鏡７の参照用反射鏡６に対する相対的な変位量を、干渉
信号の位相変化を積算することにより求めることはでき
るが、参照用反射鏡６と測定用反射鏡７の距離を直接求
めることはできないため、ひとたび干渉計のビームが遮
られると、位置の基準が失われてしまうという欠点を有
している。周知のように、光電センサなどで位置の基準
を与える原点出し（これ以降、「原点出し」と呼ぶ）を
することはできるが、せいぜいμｍ程度の精度であり、
また原点出しのためにステージを移動させなければなら
ず、測定に時間がかかるなどの問題があった。光電セン
サの代わりに、ステージのガイド部分にリニアエンコー
ダを設置しておき、この測定値を頼りに原点出しを行う
ことも考えられる。この場合、原点出しのためにステー
ジを移動させる必要はなくなるが、この種のエンコーダ
は、測定の再現性はあっても、数十ｃｍのストローク範
囲での絶対位置精度はせいぜいμｍ程度であり問題を解
決することはできない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記問題を解
決するために、図７に示すようにさらに別の干渉計を組
み合わせた光波干渉測定装置が用いられている。この別
の干渉計のレーザ光源１１からは、波長λ１と異なる中
心波長λ２で、波長がわずかに異なる互いに直交する２
つの偏光方位を有するレーザビームが射出される。この
レーザ光源１１から射出したレーザビームは、ミラー４
５で折り曲げられてダイクロイックミラー４６に入射
し、レーザ光源１からのレーザビームと同軸となって偏
光ビームスプリッタ４０に入射して測定光路と参照光路
とに分離される。偏光ビームスプリッタ４０において、
ｐ偏光成分の光は透過して測定光路に進み、１／４波長
板４４によって円偏光に変換された測定光となり、ｓ偏
光成分の光は偏光ビームスプリッタ４０で反射して参照
光路に進み、ミラー３に入射して光路を測定光と平行に
なるように曲げられて、１／４波長板４２によって円偏
光に変換された参照光となる。

【００１０】そして、参照光は参照用反射鏡（固定鏡）
６で反射し、測定光は測定用反射鏡（移動鏡）７で反射
する。それぞれの反射光は再びそれぞれ１／４波長板４
２、４４を透過して、偏光方位を当初の偏光方位に対し
て９０°回転させられた直線偏光の光に変換される。１
／４波長板４４を透過した測定光は偏光ビームスプリッ
タ４０に入射して、偏光方位が当初より９０°度回転し
ているために、偏光ビームスプリッタ４０で反射され
る。

【００１１】一方、１／４波長板４２を透過した参照光
はミラー３で反射して偏光ビームスプリッタ４０に入射
し、同様に偏光方位が当初より９０°度回転しているた
め偏光ビームスプリッタ４０を透過する。従って、参照
光と測定光は同軸となって偏光ビームスプリッタ４０を
射出してダイクロイックミラー４８で反射されて偏光子
１６に入射する。偏光子１６の偏光方位は、参照光と測
定光に対して偏光方位が４５°傾いて設定されており、
従って、偏光子１６を透過した両光は干渉して光電検出
素子１７で検出される。光電検出素子１７で電気信号に
変換されたこの干渉信号は、レーザ光源１１内部でｐ偏
光成分とｓ偏光成分のレーザビームを直接干渉させて得
られる基準信号と共に位相計（図示せず）に入力され、
基準信号に対する測定信号の位相変化量を積算すること
により、測定用反射鏡７の変位を知ることができる。

【００１２】こうすることにより、周知の技術であるい
わゆる絶対干渉計が構成できる。例えばレーザ光源１１
の波長λ２を可変にして波長を掃引し、その位相変化を
計測して、参照光路と測定光路の光路長の差を直接求め
るようにしてもよいし、また、多波長レーザ光源を使
い、合成波長内での絶対干渉測定を行うようにしてもよ
い。

【００１３】ところが、以上説明したような２つのレー
ザ光源を用いて両光源からのレーザビームを同一の干渉
光学系に導入して、変位測定と絶対位置測定とを組み合
わせて測定を行うシステムでは、測長用レーザ波長の光
に加えて別の連続波長ないし多波長の光に対して同一の
系で干渉光学系を構成する必要が生じるため、偏光ビー
ムスプリッタ４０、あるいは１／４波長板４２、４４は
広い波長範囲で色消しされていることが必須となる。し
かしながら、このような広い波長範囲で色消しされてい
る光学素子を形成するのは現実には極めて困難であり、
また形成できたとしても高コストになるのは避けられな
いという問題がある。

【００１４】本発明の目的は、測定光路のレーザ光が遮
られても、原点復帰させずに継続して測長することがで
き、しかも安価で容易に干渉光学系を構成することがで
きる光波干渉測定方法および装置を提供することにあ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、波長λ１の
光を参照光と測定光に分離し、参照光を参照光路上に設
けられた参照用反射鏡で反射させ、測定光を測定光路上
を移動可能に設けられた測定用反射鏡で反射させ、反射
した参照光および測定光を干渉させて、基準位置から移
動した測定用反射鏡の参照用反射鏡に対する相対移動距
離ΔＬを測定する光波干渉測定方法において、基準位置
での参照光路と測定光路の光路長差Ｌ１（＝φ１・λ１
／ｍ、但し、ｍは光路の折り返しの数）に基づく位相φ
１を測定し、波長λ２（≠λ１）の光をさらに用い、当
該波長λ２の光を２つに分離して、一方の光を測定光路
の途中から測定光路に平行に入射して測定用反射鏡で反
射させ、反射した一方の光と、他方の光とを干渉させ
て、基準位置での一方の光の光路と他方の光の光路との
光路長差Ｌ２（＝φ２・λ２／ｍ）に基づく位相φ２を
測定し、相対移動距離ΔＬでの参照光路と測定光路の光
路長差Ｌ１＋ΔＬ（＝φ１’・λ１／ｍ）に基づく位相
φ１’を測定し、相対移動距離ΔＬでの一方の光の光路
と他方の光の光路の光路長差Ｌ２＋ΔＬ（＝φ２’・λ
２／ｍ）に基づく位相φ２’を測定し、位相φ１、φ
２、φ１’、φ２’に基づいて、波長λ１の光が遮断さ
れた際の相対移動距離ΔＬを求めることを特徴とする光
波干渉測定方法によって達成される。

【００１６】そして、相対移動距離ΔＬは、 ΔＬ＝ΔΦ・λｓ／ｍ 但し、ΔΦ＝Φ’−Φ、 Φ＝φ２−φ１、 Φ’＝φ２’−φ１’ 合成波長λｓ＝λ１・λ２／｜λ２−λ１｜ から求めることを特徴とする。

【００１７】また上記目的は、上記光波干渉測定方法に
おいて、波長λ３（≠λ１、≠λ２、｜λ２−λ１｜＞
｜λ３−λ２｜）の光をさらに用い、当該波長λ３の光
を２つに分離して、一方の光を測定光路の途中から測定
光路に平行に入射して測定用反射鏡で反射させ、反射し
た当該一方の光と、他方の光とを干渉させて、基準位置
での当該一方の光の光路と当該他方の光の光路との光路
長差Ｌ３（＝φ３・λ３／ｍ）に基づく位相φ３を測定
し、相対移動距離ΔＬでの当該一方の光の光路と当該他
方の光の光路の光路長差Ｌ３＋ΔＬ（＝φ３’・λ３／
ｍ）に基づく位相φ３’を測定することにより、相対的
に広い合成波長λｓＷ＝λ２・λ３／｜λ３−λ２｜に
基づいてΔＬの存在範囲を求め、次いで、それより狭い
合成波長λｓに基づいてΔＬを求めることを特徴とする
光波干渉測定方法によって達成される。

【００１８】さらに上記目的は、上記光波干渉測定方法
において、基準位置での、参照光路と測定光路との光路
長差Ｌ１と、一方の光の光路と他方の光の光路との光路
長差Ｌ２とをほぼ等しくさせることを特徴とする光波干
渉測定方法によって達成される。

【００１９】またさらに上記目的は、上記光波干渉測定
方法において、基準位置での、参照光路と測定光路との
光路長差Ｌ１と、一方の光の光路と他方の光の光路との
光路長差Ｌ２とを、Ｌ１＞＞Ｌ２とすることを特徴とす
る光波干渉測定方法によって達成される。

【００２０】上記目的は、物体の変位を測定するための
第１の光を射出する第１の光源と、第１の光を測定光路
と参照光路に分離する第１のビームスプリッタと、参照
光路上に設けられた参照用反射鏡と、測定光路上を移動
可能に設けられた測定用反射鏡と、参照用反射鏡および
測定用反射鏡で反射した第１の光の干渉光を受光する第
１の受光部とを有する光波干渉測定装置において、第１
の光の波長と異なる波長を有する第２の光を射出する第
２の光源と、第２の光を２つに分離する第２のビームス
プリッタと、２つに分離された第２の光の一方を、測定
光路の途中から測定光路と平行に測定用反射鏡に向かわ
せる第１の光学系と、測定用反射鏡で反射した一方の光
と、他方の光との干渉光を受光する第２の受光部とをさ
らに備えたことを特徴とする光波干渉測定装置によって
達成される。

【００２１】また、上記目的は、上記光波干渉測定装置
において、第１の光学系は、さらに第２の光の他方を、
参照光路の途中から参照光路と平行に参照用反射鏡に向
かわせ、第２の受光部は、測定用反射鏡で反射した第２
の光の一方と参照用反射鏡で反射した第２の光の他方と
の干渉光を受光することを特徴とする光波干渉測定装置
によって達成される。

【００２２】さらに上記目的は、上記光波干渉測定装置
において、第２の光源は、波長可変レーザであることを
特徴とする光波干渉測定装置によって達成される。また
さらに上記目的は、上記光波干渉測定装置において、第
１および第２の光の波長と異なる波長を有する第３の光
を射出する第３の光源と、第３の光を２つに分離する第
３のビームスプリッタと、２つに分離された第３の光の
一方を、測定光路の途中から測定光路と平行に測定用反
射鏡に向かわせる第２の光学系と、測定用反射鏡で反射
した第３の光の一方の光と、他方の光との干渉光を受光
する第３の受光部とをさらに備えたことを特徴とする光
波干渉測定装置によって達成される。

【００２３】そして、第２の光学系は、さらに第３の光
の他方を、参照光路の途中から参照光路と平行に参照用
反射鏡に向かわせ、第３の受光部は、測定用反射鏡で反
射した第３の光の一方と参照用反射鏡で反射した第３の
光の他方との干渉光を受光するようにしてもよい。ま
た、第３のビームスプリッタを第２のビームスプリッタ
で兼用し、第２の光学系を第１の光学系で兼用するよう
にしてもよい。

【００２４】さらに、上記光波干渉測定装置において、
第１の光は、互いに直角な偏光方位を有し周波数がわず
かに異なる２つの光から構成され、第１のビームスプリ
ッタは偏光ビームスプリッタであり、測定光路上および
参照光路上には、それぞれ波長板が配置され、第１の光
学系は、少なくとも第２の光の一方を、測定光路上の波
長板と測定用反射鏡との間から、測定光路と平行に測定
用反射鏡に向かわせるように配置されているようにして
もよい。

【００２５】そして、第１の光学系は、少なくとも第２
の光の他方を、参照光路上の波長板と参照用反射鏡との
間から、参照光路と平行に参照用反射鏡に向かわせるよ
うに配置されているようにしてもよい。また、上記光波
干渉測定装置において、第１乃至第３の光源は、波長安
定化レーザであることを特徴とする。

【００２６】このように本発明では、所定の波長の光を
用いた測長用の光波干渉計と、当該所定の波長とは異な
る別の波長の光を用いた光波干渉計とを用い、少なくと
も両干渉計の測定光の光軸を途中から平行にして同一の
測定用反射鏡に導き、両干渉計の合成波長内での測定用
反射鏡の移動量の測定を、位相変化の計数をしなくても
行えるようにしたので、たとえ測定光が遮断されたとし
ても、原点からの測定用反射鏡の位置を合成波長内で測
長用の光波干渉計の分解能で行うことができるようにな
る。そして、測長用の光波干渉計と、それと異なる波長
の光を用いた別の光波干渉計とは、少なくとも両測定光
の光軸を途中から合成するようにしているので、各光波
干渉計の光路を参照光路と測定光路に分離する偏光分離
素子（偏光ビームスプリッタ）、あるいは参照光や測定
光の偏光方位を回転させる１／４波長板等に、安価な単
一波長に対応した素子を用いることができるようにな
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明するに
際し、まずはじめに本発明による光波干渉測定方法の基
本原理について説明する。この光波干渉測定方法は、以
下に説明する第１乃至第６の実施の形態で説明する光波
干渉測定装置の全てに適用できるものである。まず、測
長レーザ干渉計の波長をλ１、付加する別波長レーザ干
渉計の波長をλ２とする。両干渉光学系の光路長差は一
般に異なるから、それぞれＬ１、Ｌ２とすると、

【００２８】 Ｌ１＝φ１・λ１／ｍ ・・・（１） Ｌ２＝φ２・λ２／ｍ ・・・（２）

【００２９】ここで、ｍは光路の折り返し数で、φは位
相である。そして、測定用反射鏡が原点位置Ｐにあると
きのφ１、φ２を記憶しておく。次に、測定用反射鏡が
移動してＱの位置にあるときのＰＱ間の距離をΔＬとす
ると、

【００３０】 Ｌ１＋ΔＬ＝φ１’・λ１／ｍ ・・・（３） Ｌ２＋ΔＬ＝φ２’・λ２／ｍ ・・・（４）

【００３１】であるから、ここで、Φ＝φ２−φ１とす
ると、

【００３２】 ΔΦ＝Φ’−Φ＝（φ２’−φ１’）−（φ２−φ１） ＝ｍΔＬ（１／λ２−１／λ１） 従って、合成波長λｓを λｓ＝λ１・λ２／｜λ２−λ１｜ ・・・（５） とすると、Φの変化量をΔΦとして、 ΔＬ＝ΔΦ・λｓ／ｍ ・・・（６） となる。

【００３３】すなわち、測定用反射鏡がλｓ／ｍ単位で
何処に位置するかが分かっていれば、ビームが遮断され
てもΦ’を測定し直してΔΦを求めることにより、ΔＬ
を求めることができる。この測定精度は、後述するよう
にλ１／ｍ範囲以内にすることが可能であるから、結局
元の測長レーザ干渉計の精度でΔＬを求めることができ
ることになる。

【００３４】次に、この測定の精度について詳述する。
まず、式（６）に誤差伝搬則を適用する。まず、式
（６）を式（５）を用いて変形し、

【００３５】 ΔＬ＝ΔΦ・λｓ／ｍ ＝｛（φ２’−φ１’）−（φ２−φ１）｝（λｓ／
ｍ） これから、 δ（ΔＬ）＝２（δφ２＋δφ１）（λｓ／ｍ） ＋ΔＬ・（λｓ／λ１）（δλ１／λ１） ＋ΔＬ・（λｓ／λ２）（δλ２／λ２） ・・・（７） となる。ここで、式（１）および式（２）より、 δφ１＝δ’φ１＋ｍＬ１・δλ１／λ１² δφ２＝δ’φ２＋ｍＬ２・δλ２／λ２²

【００３６】である。上記両式の第１項は位相測定の誤
差を、第２項は波長変動による誤差を表している。上記
これらの式を式（７）に代入すると、

【００３７】 δ（ΔＬ）＝２（δ’φ２＋δ’φ１）（λｓ／ｍ） ＋２Ｌ１・（λｓ／λ１）（δλ１／λ１） ＋２Ｌ２・（λｓ／λ２）（δλ２／λ２） ＋ΔＬ・（λｓ／λ１）（δλ１／λ１） ＋ΔＬ・（λｓ／λ２）（δλ２／λ２） ＝２（δ’φ２＋δ’φ１）（λｓ／ｍ） ＋（２Ｌ１＋ΔＬ）（λｓ／λ１）（δλ１／λ１） ＋（２Ｌ２＋ΔＬ）（λｓ／λ２）（δλ２／λ２） ΔＬはＬ１またはＬ２に比べ小さいから、結局、 δ（ΔＬ）＝２（δ’φ１＋δ’φ２）（λｓ／ｍ） ＋２Ｌ１（λｓ／λ１）（δλ１／λ１） ＋２Ｌ２（λｓ／λ２）（δλ２／λ２） ・・・（８）

【００３８】式（８）の第１項は位相測定誤差の影響を
表し、第２項は波長λ１のレーザの波長安定性（δλ１
／λ１）の影響を表し、同じく第３項は波長λ２のレー
ザの波長安定性の影響を表している。上述した条件は、

【００３９】 δ（ΔＬ）＜λ１／２ｍ ・・・（９）

【００４０】で表される。この条件が満たされるとき、
ΔＬは元の測長レーザ干渉計の精度で測定可能になる。
具体的な例としては、λ１にＨｅ−Ｎｅレーザの６３３
ｎｍ、λ２に同じくＨｅ−Ｎｅレーザの６１２ｎｍの発
振線を選ぶと、λｓ＝１８．４５μｍである。ここで、
干渉計はシングルパス光学系であるとすると、ｍ＝２で
ある。また、Ｌ１＝０．１ｍ、Ｌ２＝０．１ｍとする。
位相測定誤差は主に分解能で決定されるが、測定の応答
性が必要なければ、

【００４１】δ’φ１＝δ’φ２＝１／１０２４

【００４２】程度は容易に実現可能である。波長安定性
は測定の時間間隔にもよるが、１時間程度以内であれ
ば、δλ１／λ１＝δλ２／λ２＝２Ｅ−９程度は達成
できる。従って、

【００４３】 ２（δ’φ１＋δ’φ２）（λｓ／ｍ）＝３６ｎｍ ２Ｌ１（λｓ／λ１）（δλ１／λ１）＝１１．７ｎｍ ２Ｌ２（λｓ／λ２）（δλ２／λ２）＝１２．１ｎｍ となる。従って、式（９）を満たすことができる。

【００４４】さて、以上説明した本発明の光波干渉測定
方法が適用される装置として、まず本発明の第１の実施
の形態による光波干渉測定装置を図１を用いて説明す
る。なお、本実施の形態は、上述の両干渉光学系の光路
長差Ｌ１、Ｌ２が等しい（Ｌ１＝Ｌ２）構成の光波干渉
測定装置について説明する。

【００４５】図１において、レーザ光源１は中心波長λ
１で、波長のわずかに異なる互いに直交する偏光方位を
有するレーザビームを射出する。このレーザ光源１から
射出されたレーザビームは偏光ビームスプリッタ２に入
射して測定光路と参照光路とに分離される。偏光ビーム
スプリッタ２において、ｐ偏光成分の光は透過して測定
光路に進み、１／４波長板５によって円偏光に変換され
た測定光となり、ｓ偏光成分の光は偏光ビームスプリッ
タ２で反射して参照光路に進み、ミラー３に入射して光
路を測定光と平行になるように曲げられて、１／４波長
板４によって円偏光に変換された参照光となる。

【００４６】これら参照光と測定光はダイクロイックミ
ラー１０を透過して、参照光は参照用反射鏡（固定鏡）
６で反射し、測定光は測定用反射鏡（移動鏡）７で反射
する。それぞれの反射光は再びダイクロイックミラー１
０を透過した後、それぞれ１／４波長板４、５を透過し
て、偏光方位を当初の偏光方位に対して９０°回転させ
られた直線偏光の光に変換される。１／４波長板５を透
過した測定光は偏光ビームスプリッタ２に入射して、偏
光方位が当初より９０°度回転しているために、偏光ビ
ームスプリッタ２で反射される。

【００４７】一方、１／４波長板４を透過した参照光は
ミラー３で反射して偏光ビームスプリッタ２に入射し、
同様に偏光方位が当初より９０°度回転しているため偏
光ビームスプリッタ２を透過する。従って、参照光と測
定光は同軸となって偏光ビームスプリッタ２を射出して
偏光子８に入射する。偏光子８は、参照光と測定光に対
して偏光方位が４５°傾いて設定されており、従って、
偏光子８を透過した両光は干渉して光電検出素子９で検
出される。光電検出素子９で電気信号に変換されたこの
干渉信号（以下、これを測定信号と呼ぶ）は、レーザ光
源１内部でｐ偏光成分とｓ偏光成分のレーザビームを直
接干渉させて得られる基準信号と共に位相計５０に入力
され、基準信号に対する測定信号の位相変化量を積算す
ることにより、測定用反射鏡７の変位を知ることができ
る。以上の構成のレーザ干渉計システムを干渉計Ａと呼
ぶことにする。

【００４８】一方、レーザ光源１１からは、波長λ１と
別波長の中心波長λ２で、同じく波長のわずかに異なる
互いに直交する偏光方位を有するレーザビームが射出す
る。このレーザ光源１１から射出したレーザビームは偏
光ビームスプリッタ１２に入射して測定光路と参照光路
とに分離される。偏光ビームスプリッタ１２において、
ｐ偏光成分の光は透過して測定光路に進み、１／４波長
板１５によって円偏光に変換された測定光となり、ｓ偏
光成分の光は偏光ビームスプリッタ１２で反射して参照
光路に進み、ミラー１３に入射して光路を測定光と平行
になるように曲げられて、１／４波長板１４によって円
偏光に変換された参照光となる。

【００４９】これら参照光と測定光はダイクロイックミ
ラー１０で反射した後、参照光は参照用反射鏡（固定
鏡）６で反射し、測定光は測定用反射鏡（移動鏡）７で
反射する。それぞれの反射光は再びダイクロイックミラ
ー１０で反射した後、それぞれ１／４波長板１４、１５
を透過して、偏光方位を当初の偏光方位に対して９０°
回転させられた直線偏光の光に変換される。１／４波長
板１５を透過した測定光は偏光ビームスプリッタ１２に
入射して、偏光方位が当初より９０°度回転しているた
めに、偏光ビームスプリッタ１２で反射される。

【００５０】一方、１／４波長板１４を透過した参照光
はミラー１３で反射して偏光ビームスプリッタ１２に入
射し、同様に偏光方位が当初より９０°度回転している
ため偏光ビームスプリッタ１２を透過する。従って、参
照光と測定光は同軸となって偏光ビームスプリッタ１２
を射出して偏光子１６に入射する。偏光子１６は、参照
光と測定光に対して偏光方位が４５°傾いて設定されて
おり、従って、偏光子１６を透過した両光は干渉して光
電検出素子１７で検出される。光電検出素子１７で電気
信号に変換されたこの干渉信号（測定信号）は、レーザ
光源１１内部でｐ偏光成分とｓ偏光成分のレーザビーム
を直接干渉させて得られる基準信号と共に位相計５２に
入力され、基準信号に対する測定信号の位相変化量を積
算することにより、測定用反射鏡７の変位を知ることが
できる。以上の構成のレーザ干渉計システムを干渉計Ｂ
と呼ぶことにする。

【００５１】さて、以上のような２組の干渉計Ａ、Ｂか
らなる光波干渉測定装置において、レーザビームが遮断
された場合の原点出しを行う処理を簡単に説明する。ま
ず、測定用反射鏡７が基準位置（原点位置Ｐ）にあると
きの、干渉計Ａの参照光路と測定光路の光路長差Ｌ１
（＝φ１・λ１／ｍ、但し、光路の折り返し数ｍ＝２）
に基づく位相φ１と、干渉計Ｂの参照光路と測定光路の
光路長差Ｌ２（＝φ２・λ２／ｍ、但し、光路の折り返
し数ｍ＝２）に基づく位相φ２を予め測定しておいて、
その差φ２−φ１を記憶しておく。

【００５２】レーザビームが遮断された後の測定用反射
鏡７の基準位置からの相対移動距離ΔＬがλｓ／２以内
であるとして、相対移動距離ΔＬでの干渉計Ａの参照光
路と測定光路の光路長差Ｌ１＋ΔＬ（＝φ１’・λ１／
２）に基づく位相φ１’と、干渉計Ｂの参照光路と測定
光路の光路長差Ｌ２＋ΔＬ（＝φ２’・λ２／２）に基
づく位相φ２’を測定して、その差φ２’−φ１’を求
める。

【００５３】こうすることによりΔΦが求まり、一方、
合成波長λｓも式（５）から求められるので、式（６）
から、最初の原点出しの位置からの変位ΔＬを求めるこ
とができる。なお、本実施の形態の場合における誤差解
析は、式（８）でＬ１＝Ｌ２とすればよい。

【００５４】以上説明したように本実施の形態の光波干
渉測定装置によれば、干渉計Ａと干渉計Ｂとを用い、少
なくとも両干渉計Ａ、Ｂの測定光の光軸を途中から平行
にして同一の測定用反射鏡７に導き、両干渉計Ａ、Ｂの
合成波長内での測定用反射鏡７の移動量の測定を、位相
変化の計数をしなくても行えるようにしたので、たとえ
測定光が遮断されたとしても、原点からの測定用反射鏡
７の位置を合成波長内で測長用の光波干渉計の分解能で
行うことができるようになる。そして、測長用の干渉計
Ａと干渉計Ｂとは、少なくとも両測定光の光軸を途中か
ら合成するようにしているので、各干渉計Ａ、Ｂの光路
を参照光路と測定光路に分離する偏光ビームスプリッタ
２、１２、あるいは参照光や測定光の偏光方位を回転さ
せる１／４波長板４、５、１４、１５等に、単一波長に
のみ対応した素子を用いることができるので装置を安価
にまた容易に構成することができるようになる。

【００５５】次に、本発明の第２の実施の形態による光
波干渉測定装置の概略の構成を図２を用いて説明する。
本実施の形態では、上述の両干渉光学系の光路長差Ｌ
１、Ｌ２が異なる場合（Ｌ１≠Ｌ２）について説明す
る。

【００５６】本実施の形態による光波干渉測定装置の構
成は、第１の実施の形態による光波干渉測定装置の干渉
計Ｂの光路にミラー系１８を付加した点に特徴を有して
おり、その他の構成要素は、作用、機能において図１に
示す第１の実施の形態と同一であるので、図１と同一の
符号を付してその説明は省略するものとする。図２に示
すように干渉計Ｂの光路に２枚のミラーを有するミラー
系１８を付加したことにより、第１の実施の形態と異な
り、両干渉光学系の光路長差Ｌ１、Ｌ２を異ならせるこ
とができる。例えば、ミラー系１８の２枚のミラーの配
置を変化させることにより干渉計Ｂの光路長差Ｌ２を極
めて小さくさせることが可能である。

【００５７】こうすることにより、各干渉計Ａ、Ｂの光
路を参照光路と測定光路に分離する偏光ビームスプリッ
タ２、１２、あるいは参照光や測定光の偏光方位を回転
させる１／４波長板４、５、１４、１５等に、単一波長
にのみ対応した素子を用いることができるようになると
共に、干渉計Ｂのレーザ光源１１の波長安定性が干渉計
Ａのレーザ光源１に比べて劣るような場合でも、上述し
た本発明の光波干渉測定方法における誤差解析の式
（８）からわかるように、高い位置決め精度を維持する
ことができるようになる。

【００５８】次に、本発明の第３の実施の形態による光
波干渉測定装置を図３を用いて説明する。なお、本実施
の形態による光波干渉測定装置の構成において、図１及
び図２を用いて説明した第１および第２の実施の形態に
よる光波干渉測定装置の構成要素と、作用、機能におい
て同一の構成要素には同一の符号を付してその説明は省
略するものとする。本実施の形態による光波干渉測定装
置は、図３に示すように、干渉計Ａの参照用反射鏡６と
別に干渉計Ｂ専用の参照用反射鏡（固定鏡）１９を設け
た点に特徴を有している。すなわち、図１および図２に
示したミラー１３を取り除き、レーザ光源１１を射出し
て偏光ビームスプリッタ１２を反射した参照光を、１／
４波長板１４を透過させて干渉計Ｂ専用の参照用反射鏡
１９で反射させるようにしている。

【００５９】こうすることにより、第２の実施の形態と
同じく、参照用反射鏡１９の位置を調節することで、干
渉計Ｂの光路長差Ｌ２を極めて小さくさせることが可能
になる。従って、本実施の形態によれば、各干渉計Ａ、
Ｂの光路を参照光路と測定光路に分離する偏光ビームス
プリッタ２、１２、あるいは参照光や測定光の偏光方位
を回転させる１／４波長板４、５、１４、１５等に、単
一波長にのみ対応した素子を用いることができるように
なると共に、干渉計Ｂのレーザ光源１１の波長安定性が
干渉計Ａのレーザ光源１に比べて劣るような場合でも、
上述した本発明の光波干渉測定方法における誤差解析の
式（８）に基づき、高い位置決め精度を維持することが
できるようになる。

【００６０】次に、本発明の第４の実施の形態による光
波干渉測定装置の概略の構成を図４を用いて説明する。
本実施の形態における光波干渉測定装置は、図４に示す
ように、第３の実施の形態を表す図３に示したと同様の
干渉計Ａおよび干渉計Ｂを構成し、さらにそれら干渉計
Ａ、Ｂで用いる波長と異なる別波長のレーザ干渉計Ｃを
構成して、干渉計Ｃの測定光を干渉計Ａの測定光路の途
中から同軸にして測定用反射鏡（移動鏡）７に入射させ
ている点に特徴を有している。本実施の形態による光波
干渉測定装置の構成において、図３を用いて説明した第
３の実施の形態による光波干渉測定装置の構成要素と、
作用、機能において同一の構成要素には同一の符号を付
してその説明は省略する。

【００６１】図４において、干渉計Ｃは中心波長λ３
（λ３≠λ１、λ３≠λ２）のレーザビームを射出する
レーザ光源２１を有している。このレーザビームも波長
のわずかに異なる互いに直交する偏光方位を有してい
る。このレーザ光源２１から射出したレーザビームは偏
光ビームスプリッタ６０に入射して測定光路と参照光路
とに分離される。偏光ビームスプリッタ６０において、
ｐ偏光成分の光は透過して測定光路に進み、１／４波長
板６２によって円偏光に変換された参照光となり、ｓ偏
光成分の光は偏光ビームスプリッタ６０で反射して１／
４波長板６４によって円偏光に変換された測定光とな
る。

【００６２】参照光は、１／４波長板６２を透過した
後、参照用反射鏡（固定鏡）６８に入射する。また、測
定光は１／４波長板６４を透過した後、干渉系Ａの測定
光路の途中に設けられたダイクロイックミラー６６で反
射して、干渉計Ａの測定光と同軸になって測定用反射鏡
７に向かう。

【００６３】参照用反射鏡６８で反射した参照光は、再
度１／４波長板に入射して、偏光方位が当初より９０°
度回転した直線偏光の光となって偏光ビームスプリッタ
６８で反射される。一方、測定用反射鏡７で反射した測
定光は再びダイクロイックミラー６６で反射した後、１
／４波長板６４を透過して、偏光方位を当初の偏光方位
に対して９０°回転させられた直線偏光の光に変換され
る。１／４波長板６４を透過した測定光は偏光ビームス
プリッタ６０に入射して、偏光方位が当初より９０°度
回転しているために、偏光ビームスプリッタ６０を透過
する。

【００６４】偏光ビームスプリッタ６０で反射された参
照光と偏光ビームスプリッタ６０を透過した測定光は、
同軸となって偏光子７０に入射する。偏光子７０の偏光
方位は、参照光と測定光に対して４５°傾いて設定され
ており、従って、偏光子７０を透過した両光は干渉して
光電検出素子７２で検出される。光電検出素子７２で電
気信号に変換されたこの干渉信号（測定信号）は、レー
ザ光源２１内部でｐ偏光成分とｓ偏光成分のレーザビー
ムを直接干渉させて得られる基準信号と共に位相計（図
示を省略）に入力され、基準信号に対する測定信号の位
相変化量を積算することにより、測定用反射鏡７の変位
を知ることができる。

【００６５】干渉計Ａ、Ｂにより検出された電気信号
も、第１乃至第３の実施の形態と同様にして、不図示の
位相計に入力され、基準信号に対する測定信号の位相変
化量がそれぞれの干渉計について求められる。本実施の
形態において、波長λ２と波長λ３の波長差は、波長λ
１と波長λ２、あるいは波長λ１と波長λ３との波長差
に比較して小さく設定してある。従って、波長λ２と波
長λ３から決定される合成波長λ２３は波長λ１と波長
λ２とから決定される合成波長λ１２に比べ長くなる。
そこで、本実施の形態による光波干渉測定装置において
は、まず合成波長λ２３を単位として、測定用反射鏡７
の位置を広い測長範囲だが粗い分解能で計測する。次い
で、第３の実施の形態と同様に、波長λ１の干渉計Ａと
波長λ２の干渉計Ｂの信号を用いて精密に測定用反射鏡
７の位置を求めるようにする。

【００６６】このように２段階で測定用反射鏡７の位置
を決定するため、測定用反射鏡７が合成波長λ２３を光
路析り返し数ｍ（この場合はｍ＝２）で除した範囲内に
あればよく、従って、本実施の形態による光波干渉測定
装置は、上述の第１乃至第３の実施の形態に比べて測定
可能範囲を拡大することができるという特徴を有してい
る。

【００６７】次に、本発明の第５の実施の形態による光
波干渉測定装置を図５を用いて説明する。本実施の形態
による光波干渉測定装置は、図４を用いて説明した第４
の実施の形態による光波干渉測定装置の変形例である。
本実施の形態による光波干渉測定装置の構成において、
図４を用いて説明した第４の実施の形態による光波干渉
測定装置の構成要素と、作用、機能において同一の構成
要素には同一の符号を付してその説明は省略する。

【００６８】本実施の形態による光波干渉測定装置は、
図５に示すように、測長用干渉計Ａの他に２つの別波長
のレーザ干渉計Ｂ、Ｃを構成し、それらの測定光を第４
の実施の形態と同じく、干渉計Ａの測定光路の途中から
同軸にして入射するようにしたものである。干渉計Ｂの
レーザ光源１１から射出する波長λ２のレーザビームと
干渉計Ｃのレーザ光源２１から射出する波長λ３のレー
ザビームは、ダイクロイック・ミラー２０によって同軸
にされ、偏光ビームスプリッタ１２０に入射する。両レ
ーザビームは第４の実施の形態と同様に、一方の偏光成
分は１／４波長板１５０を透過した後、ダイクロイック
・ミラー１０によって干渉計Ａの測定光路と同軸になっ
て測定用反射鏡７に送光され、他方の偏光成分は１／４
波長板１４０を透過した後、干渉計Ｂ、Ｃに共通な参照
用反射鏡１９に送光される。

【００６９】各反射鏡で反射されたレーザビームは再び
偏光ビームスプリッタ１２０で合成され、波長分光手段
２２である反射型の回折格子によって、波長λ２と波長
λ３のビームが分離され、それぞれ偏光子１６、７０に
よって偏光成分同士が干渉し、その干渉光は光電検出器
１７、７２で検出される。この検出された電気信号は上
述の実施の形態と同じく不図示の位相計に入力され、基
準信号に対する測定信号の位相変化量がそれぞれの干渉
計について求められる。

【００７０】本実施の形態においても、第４の実施の形
態と同様に、波長λ２と波長λ３の波長差は波長λ１と
波長λ２、または波長λ１と波長λ３との波長差に比べ
小さく設定されており、波長λ２と波長λ３から決定さ
れる合成波長λ２３は、波長λ１と波長λ２とから決定
される合成波長λ１２に比べ長くなるようになってい
る。従って、まず合成波長λ２３を単位として、測定用
反射鏡７の位置がラフに求められる。次いで、波長λ１
の干渉計Ａと波長λ２の干渉計Ｂの信号から、精密に測
定用反射鏡７の位置を求めることができる。

【００７１】本実施の形態も第４の実施の形態と同様
に、２段階で測定用反射鏡７の位置を決定するため、測
定用反射鏡７が合成波長λ２３を光路析り返し数ｍ（＝
２）で除した範囲内にあればよく、第１乃至第３実施の
形態に比べ測定可能範囲が広げられるという利点があ
る。

【００７２】なお、ここでの偏光ビームスプリッタ１２
０や１／４波長板１４０、１５０は波長λ２と波長λ３
の両方において、所定の光学性能となるように設計され
たものである必要がある。すなわちこれらの光学素子
は、波長λ２と波長λ３において色消しされている。ま
た、波長分光手段２２は、必ずしも反射型の回折格子で
なくてもよく、たとえば分散プリズムのようなものでも
よい。

【００７３】次に、本発明の第６の実施の形態による光
波干渉測定装置を図６を用いて説明する。本実施の形態
による光波干渉測定装置は、図３に示した第３の実施の
形態による光波干渉測定装置の干渉計Ｂのレーザ光源
を、波長可変レーザ光源３１に置き換えたいわゆる絶対
干渉計を採用した点に特徴を有している。本実施の形態
による光波干渉測定装置の構成において、図３を用いて
説明した第３の実施の形態による光波干渉測定装置の構
成要素と、作用、機能において同一の構成要素には同一
の符号を付してその説明は省略する。

【００７４】本実施の形態では、図６に示すように、干
渉計Ｂに波長可変レーザ光源３１を用いており、この波
長可変レーザ光源３１から出力されるレーザビームの波
長を掃引することにより得られる位相変化から、干渉系
Ｂの光路長差Ｌ２が直接求められる。これに基づいて、
干渉計Ａの測定分解能で原点出しを行うことができるよ
うになる。なお、図６に示す偏光ビームスプリッタ１２
２や１／４波長板１４２、１５２は波長可変レーザ光源
３１の波長可変範囲内で色消しされているものとする。

【００７５】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において
は、光波干渉測定装置の各干渉計はヘテロダイン方式に
よる干渉信号の計測を行うようにしているが、本発明は
これに限られず、ホモダイン方式の干渉計を用いてもも
ちろんよい。

【００７６】また、上記実施の形態においては、干渉計
Ａの測定光路や参照光路に途中から入射させた干渉計Ｂ
あるいは干渉計Ｃの測定光や参照光を、干渉計Ａの測定
光や参照光と同軸にして各反射鏡に入射させるようにし
てるが、本発明はこれに限られず、完全に同軸にさせな
いで、各ビームが互いに平行にずれていてもよく、上記
式（９）の条件を満たす限り問題は生じない。

【００７７】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、たとえ測
定光が遮断されたとしても、原点からの測定用反射鏡の
位置を合成波長内で測長用の光波干渉計の分解能で行う
ことができるようになる。そして、測長用の光波干渉計
と、それと異なる波長の光を用いた別の光波干渉計と
は、少なくとも両測定光の光軸を途中から合成するよう
にしているので、各光波干渉計の光路を参照光路と測定
光路に分離する偏光分離素子（偏光ビームスプリッタ）
や、参照光や測定光の偏光方位を回転させる１／４波長
板等に、安価な単一波長に対応した素子を用いることが
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による光波干渉測定
装置の概略の構成を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態による光波干渉測定
装置の概略の構成を示す図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態による光波干渉測定
装置の概略の構成を示す図である。

【図４】本発明の第４の実施の形態による光波干渉測定
装置の概略の構成を示す図である。

【図５】本発明の第５の実施の形態による光波干渉測定
装置の概略の構成を示す図である。

【図６】本発明の第６の実施の形態による光波干渉測定
装置の概略の構成を示す図である。

【図７】従来の光波干渉測定装置の概略の構成を示す図
である。

【符号の説明】

１、１１、２１ レーザ光源 ２、１２、６０、１２０、１２２ 偏光ビームスプリッ
タ ４、５、１４、１５、１４０、１４２、１５０、１５２
１／４波長板 ６、１９ 参照用反射鏡 ７ 測定用反射鏡 ８、１６、７０ 偏光子 ９、１７、７２ 光電検出器 １０、２０、６６ ダイクロイックミラー ２２ 分光手段 ３１ 波長可変レーザ光源 ５０、５２ 位相計

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】波長λ１の光を参照光と測定光に分離し、 前記参照光を参照光路上に設けられた参照用反射鏡で反
   射させ、前記測定光を測定光路上を移動可能に設けられ
   た測定用反射鏡で反射させ、反射した前記参照光および
   前記測定光を干渉させて、基準位置から移動した前記測
   定用反射鏡の前記参照用反射鏡に対する相対移動距離Δ
   Ｌを測定する光波干渉測定方法において、 前記基準位置での前記参照光路と前記測定光路の光路長
   差Ｌ１（＝φ１・λ１／ｍ、但し、ｍは光路の折り返し
   の数）に基づく位相φ１を測定し、 波長λ２（≠λ１）の光をさらに用い、当該波長λ２の
   光を２つに分離して、一方の光を前記測定光路の途中か
   ら前記測定光路に平行に入射して前記測定用反射鏡で反
   射させ、反射した前記一方の光と、他方の光とを干渉さ
   せて、前記基準位置での前記一方の光の光路と前記他方
   の光の光路との光路長差Ｌ２（＝φ２・λ２／ｍ）に基
   づく位相φ２を測定し、 前記相対移動距離ΔＬでの前記参照光路と前記測定光路
   の光路長差Ｌ１＋ΔＬ（＝φ１’・λ１／ｍ）に基づく
   位相φ１’を測定し、 前記相対移動距離ΔＬでの前記一方の光の光路と前記他
   方の光の光路の光路長差Ｌ２＋ΔＬ（＝φ２’・λ２／
   ｍ）に基づく位相φ２’を測定し、 前記位相φ１、φ２、φ１’、φ２’に基づいて、前記
   波長λ１の光が遮断された際の前記相対移動距離ΔＬを
   求めることを特徴とする光波干渉測定方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の光波干渉測定方法におい
   て、 前記相対移動距離ΔＬは、 ΔＬ＝ΔΦ・λｓ／ｍ 但し、ΔΦ＝Φ’−Φ、 Φ＝φ２−φ１、 Φ’＝φ２’−φ１’ 合成波長λｓ＝λ１・λ２／｜λ２−λ１｜ から求めることを特徴とする光波干渉測定方法。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の光波干渉測定方
   法において、 波長λ３（≠λ１、≠λ２、｜λ２−λ１｜＞｜λ３−
   λ２｜）の光をさらに用い、当該波長λ３の光を２つに
   分離して、一方の光を前記測定光路の途中から前記測定
   光路に平行に入射して前記測定用反射鏡で反射させ、反
   射した当該一方の光と、他方の光とを干渉させて、前記
   基準位置での当該一方の光の光路と当該他方の光の光路
   との光路長差Ｌ３（＝φ３・λ３／ｍ）に基づく位相φ
   ３を測定し、 前記相対移動距離ΔＬでの当該一方の光の光路と当該他
   方の光の光路の光路長差Ｌ３＋ΔＬ（＝φ３’・λ３／
   ｍ）に基づく位相φ３’を測定することにより、 相対的に広い合成波長λｓＷ＝λ２・λ３／｜λ３−λ
   ２｜に基づいて前記ΔＬの存在範囲を求め、次いで、そ
   れより狭い前記合成波長λｓに基づいて前記ΔＬを求め
   ることを特徴とする光波干渉測定方法。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の光波干
   渉測定方法において、 前記基準位置での、前記参照光路と前記測定光路との光
   路長差Ｌ１と、前記一方の光の光路と前記他方の光の光
   路との光路長差Ｌ２とをほぼ等しくさせることを特徴と
   する光波干渉測定方法。
5. 【請求項５】請求項１乃至３のいずれかに記載の光波干
   渉測定方法において、 前記基準位置での、前記参照光路と前記測定光路との光
   路長差Ｌ１と、前記一方の光の光路と前記他方の光の光
   路との光路長差Ｌ２とを、Ｌ１＞＞Ｌ２とすることを特
   徴とする光波干渉測定方法。
6. 【請求項６】物体の変位を測定するための第１の光を射
   出する第１の光源と、前記第１の光を測定光路と参照光
   路に分離する第１のビームスプリッタと、前記参照光路
   上に設けられた参照用反射鏡と、前記測定光路上を移動
   可能に設けられた測定用反射鏡と、前記参照用反射鏡お
   よび前記測定用反射鏡で反射した前記第１の光の干渉光
   を受光する第１の受光部とを有する光波干渉測定装置に
   おいて、 前記第１の光の波長と異なる波長を有する第２の光を射
   出する第２の光源と、 前記第２の光を２つに分離する第２のビームスプリッタ
   と、 ２つに分離された前記第２の光の一方を、前記測定光路
   の途中から前記測定光路と平行に前記測定用反射鏡に向
   かわせる第１の光学系と、 前記測定用反射鏡で反射した前記一方の光と、他方の光
   との干渉光を受光する第２の受光部とをさらに備えたこ
   とを特徴とする光波干渉測定装置。
7. 【請求項７】請求項６記載の光波干渉測定装置におい
   て、 前記第１の光学系は、さらに前記第２の光の他方を、前
   記参照光路の途中から前記参照光路と平行に前記参照用
   反射鏡に向かわせ、 前記第２の受光部は、前記測定用反射鏡で反射した前記
   第２の光の一方と前記参照用反射鏡で反射した前記第２
   の光の他方との干渉光を受光することを特徴とする光波
   干渉測定装置。
8. 【請求項８】請求項６または７に記載の光波干渉測定装
   置において、 前記第２の光源は、波長可変レーザであることを特徴と
   する光波干渉測定装置。
9. 【請求項９】請求項６または７に記載の光波干渉測定装
   置において、 前記第１および第２の光の波長と異なる波長を有する第
   ３の光を射出する第３の光源と、 前記第３の光を２つに分離する第３のビームスプリッタ
   と、 ２つに分離された前記第３の光の一方を、前記測定光路
   の途中から前記測定光路と平行に前記測定用反射鏡に向
   かわせる第２の光学系と、 前記測定用反射鏡で反射した前記第３の光の一方の光
   と、他方の光との干渉光を受光する第３の受光部とをさ
   らに備えたことを特徴とする光波干渉測定装置。
10. 【請求項１０】請求項９記載の光波干渉測定装置におい
    て、 前記第２の光学系は、さらに前記第３の光の他方を、前
    記参照光路の途中から前記参照光路と平行に前記参照用
    反射鏡に向かわせ、 前記第３の受光部は、前記測定用反射鏡で反射した前記
    第３の光の一方と前記参照用反射鏡で反射した前記第３
    の光の他方との干渉光を受光することを特徴とする光波
    干渉測定装置。
11. 【請求項１１】請求項９または１０に記載の光波干渉測
    定装置において、 前記第３のビームスプリッタを前記第２のビームスプリ
    ッタで兼用し、前記第２の光学系を前記第１の光学系で
    兼用することを特徴とする光波干渉測定装置。
12. 【請求項１２】請求項６乃至１１のいずれかに記載の光
    波干渉測定装置において、 前記第１の光は、互いに直角な偏光方位を有し周波数が
    わずかに異なる２つの光から構成され、 前記第１のビームスプリッタは偏光ビームスプリッタで
    あり、 前記測定光路上および前記参照光路上には、それぞれ波
    長板が配置され、 前記第１の光学系は、少なくとも前記第２の光の一方
    を、前記測定光路上の波長板と前記測定用反射鏡との間
    から、前記測定光路と平行に前記測定用反射鏡に向かわ
    せるように配置されていることを特徴とする光波干渉測
    定装置。
13. 【請求項１３】請求項１２記載の光波干渉測定装置にお
    いて、 前記第１の光学系は、少なくとも前記第２の光の他方
    を、前記参照光路上の波長板と前記参照用反射鏡との間
    から、前記参照光路と平行に前記参照用反射鏡に向かわ
    せるように配置されていることを特徴とする光波干渉測
    定装置。
14. 【請求項１４】請求項６乃至１３のいずれかに記載の光
    波干渉測定装置において、 前記第１乃至第３の光源は、波長安定化レーザであるこ
    とを特徴とする光波干渉測定装置。