JP2011122946A - 変位測定装置、露光装置、及び精密加工機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 変位測定装置200は、格子パターン4が形成されたスケール5と、スケール5に光を照射する光源1と、光源1からの複数の回折光のそれぞれを円偏光に変換する波長板6と、波長板6を透過した複数の回折光を重ね合わせて干渉させる光学素子7と、干渉させた光を受光する受光素子10とを備える。そして、波長板6に入射する複数の回折光が互いに偏光方向の等しい直線偏光になるように、光源1からの光を直線偏光に変換する直線偏光生成手段50を備える。
【選択図】 図1
Description
図1(A)は、本発明の一側面としての変位測定装置200の構成を示す概略図である。図1(A)では、紙面に対して垂直な方向をY方向とし、Y方向に垂直で紙面の左右方向をX方向とし、X方向とY方向に垂直で紙面上下方向をZ方向とする。変位測定装置200は、検出ヘッド100とスケール5で構成される装置であり、検出ヘッド100とスケール5のX方向への相対的な変位量を測定する。検出ヘッド100は、レーザ光源1と、コリメータレンズ2と、ミラー3と、偏光板50と、λ/4板6と、基準回折格子7(光学素子)と、ビームスプリッタ(BS)8と、偏光板9と、受光素子10で構成される。なお、ミラー3、λ/4板6、偏光板9、受光素子10については、それぞれ3a〜3c、6aと6b、9aと9b、10aと10bを含むものとする。また、本実施形態においては、直線偏光生成手段として偏光板50を適用し、波長板としてλ/4板6を適用した場合について説明する。
Δφ=2πmΔX/P ・・・(式1)
で表される。従って、1次回折光(m=1)の場合には、格子を1ピッチ移動させると、位相が2πだけ変化する。このため、+1次回折光と−1次回折光を重ね合わせる場合には、格子1ピッチの移動に対して相対的に4πの位相変化が生じる。この結果、格子1ピッチの移動に対して、2周期の位相変化が発生する。上記のように、格子干渉型エンコーダによる変位測定においてはスケールを格子パターンの周期方向へ移動させて、位相変化量を測定することにより変位量を求める。このため上記のように位相変化量Δφは(式1)のように表されるから、格子ピッチを小さくすることで、格子1ピッチのスケールの移動に伴う位相変化量Δφが大きくなる。ピッチを小さくすることで、位相変化を細かく測定することが可能となるため、高精度な変位測定を実現することが出来る。従って、高い精度で測定を行うためには、いかに細かい格子ピッチの微細スケールを用いるかが重要なポイントとなる。
P・sinθ1=mλ ・・・(式2)
で表される。なお、+1次回折光R+の光束が進む方向をI2、−1次回折光R−の光束が進む方向をI2’と定義する。また、Y方向とI2に垂直な方向をI1、Y方向とI2’に垂直な方向をI1’と定義する。
d・sinθ2=mλ ・・・(式3)
つまり、(式3)を満たす入射角θ2で+1次回折光R+と−1次回折光R−を基準回折格子7に入射させることにより、基準回折格子7の面に垂直な方向に回折させて、重ね合わせて干渉させる。
I1=A・cos(4π・ΔX/P+φ0) ・・・(式4−1)
I2=A・cos(4π・ΔX/P+φ0+π/2)
=−A・sin(4π・ΔX/P+φ0) ・・・(式4−2)
ここで、I1/I2より、
I1/I2=−tan(4π・ΔX/P+φ0) ・・・(式4−3)
であるから、
ΔX={arctan(−I1/I2)−φ0}・P/4π ・・・(式4−4)
と表せる。なお、(式4−1)と(式4−2)においては、2相の正弦波信号の振幅をAとし、等しいものとしたが、強度が異なる場合には、事前に振幅を揃えるように倍率をかける必要がある。
続いて、本発明の第2の実施形態として、実施形態1と異なる構成の変位測定装置について説明を行う。
続いて、本発明の第3の実施形態として、本発明の変位測定装置を露光装置のステージ位置計測装置として適用した場合について説明する。
続いて、本発明の第4の実施形態として、本発明の変位測定装置を精密加工機器の中でレーザを用いて加工を行うレーザ加工装置のステージ位置計測装置として適用した場合について説明する。
続いて、本発明の第5の実施形態として、デバイス(半導体デバイス、液晶表示デバイス等)の製造方法について説明する。ここでは、半導体デバイスの製造方法を例に説明する。
4 格子パターン
5 スケール
6(6a、6b) λ/4板(波長板)
7 基準回折格子(光学素子)
50(50a、50b) 偏光板(直線偏光生成手段)
100 検出ヘッド
200 変位測定装置
Claims (8)
- 格子パターンが形成されたスケールと、
前記スケールに光を照射する光源と、
前記スケールからの複数の回折光のそれぞれを円偏光に変換する波長板と、
前記波長板を透過した前記複数の回折光を重ね合わせて干渉させる光学素子と、
干渉させた光を受光する受光素子と、を備える変位測定装置において、
前記波長板に入射する前記複数の回折光が互いに偏光方向の等しい直線偏光になるように、前記光源からの光を直線偏光に変換する直線偏光生成手段を備える
ことを特徴とする変位測定装置。 - 前記直線偏光生成手段は、前記光源と前記スケールとの間の光路中に配置され、前記光源からの光を偏光方向が前記スケールの前記格子パターンの格子方向または周期方向と一致する直線偏光に変換することを特徴とする請求項1に記載の変位測定装置。
- 前記直線偏光生成手段は、前記スケールと前記波長板との間の光路中に配置され、前記複数の回折光のそれぞれを直線偏光に変換することを特徴とする請求項1に記載の変位測定装置。
- 前記直線偏光生成手段は偏光板であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の変位測定装置。
- 格子パターンが形成されたスケールと、
前記スケールに光を照射する光源と、
前記スケールからの複数の回折光のそれぞれを円偏光に変換する波長板と、
前記波長板を透過した前記複数の回折光を重ね合わせて干渉させる光学素子と、
干渉させた光を受光する受光素子と、を備える変位測定装置において、
前記光源は、直線偏光を射出し、該直線偏光の偏光方向が前記スケールの前記格子パターンに対して格子方向または周期方向と一致するように前記スケールを照明する
ことを特徴とする変位測定装置。 - 基板を保持するステージと、
前記ステージの変位を測定する変位測定装置と、を備える露光装置において
前記ステージは前記変位測定装置の計測値に基づいて制御され、
前記変位測定装置は請求項1〜5のいずれか1項に記載の変位測定装置であることを特徴とする露光装置。 - 請求項6に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと
該露光した基板を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。 - 基板を保持し移動するステージと、
前記基板を加工する加工ヘッドと、
前記ステージの変位を測定する変位測定装置と、を備える精密加工機器において
前記ステージは前記変位測定装置の計測値に基づいて制御され、
前記変位測定装置は請求項1〜5のいずれか1項に記載の変位測定装置であることを特徴とする精密加工機器。
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