JP2626645B2 - 位置ずれの計測方法、及び計測装置 - Google Patents
位置ずれの計測方法、及び計測装置Info
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- JP2626645B2 JP2626645B2 JP8023677A JP2367796A JP2626645B2 JP 2626645 B2 JP2626645 B2 JP 2626645B2 JP 8023677 A JP8023677 A JP 8023677A JP 2367796 A JP2367796 A JP 2367796A JP 2626645 B2 JP2626645 B2 JP 2626645B2
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- diffraction grating
- frequency
- coherent light
- diffraction
- photoelectric
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも２つの
回折格子間の相対的な位置ずれ量を計測する方法とその
装置とに関し、例えば半導体製造装置においてＩＣに焼
付けられたパターンの重ね合わせ精度を測定する際に好
適な計測方法と計測装置に関するものである。
回折格子間の相対的な位置ずれ量を計測する方法とその
装置とに関し、例えば半導体製造装置においてＩＣに焼
付けられたパターンの重ね合わせ精度を測定する際に好
適な計測方法と計測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の重ね合わせ精度の検出方法とし
て従来、第１に測定のパターンを焼付けてパターン線幅
測定装置でパターンの相互間のずれを測定するものがあ
り、また第２にピッチの異なる格子をＩＣ上に焼付けて
丁度重なる格子の部分を読み取るバーニヤ方式のものが
あり、さらに第３にはＩＣ上に細長い絶縁物を形成し、
その上に抵抗体を焼付け、絶縁物によって２分された抵
抗層の各値を比較する方法などがある。
て従来、第１に測定のパターンを焼付けてパターン線幅
測定装置でパターンの相互間のずれを測定するものがあ
り、また第２にピッチの異なる格子をＩＣ上に焼付けて
丁度重なる格子の部分を読み取るバーニヤ方式のものが
あり、さらに第３にはＩＣ上に細長い絶縁物を形成し、
その上に抵抗体を焼付け、絶縁物によって２分された抵
抗層の各値を比較する方法などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが第１のパター
ン線幅測定装置を用いた方法によると、通常その種の装
置の精度としては高々０．０１〔μｍ〕程度の精度しか
得られず、また第２のバーニヤ方式によっても０．０４
〔μｍ〕程度の精度しか得られない問題がある。これに
対して抵抗による方法は、精度としては０．００数〔μ
ｍ〕程度の高い精度を得ることができるが、測定をする
ためにかなり複雑な処理工程を必要とする問題があり、
従って簡易かつ安価な方法であると言い得ない。
ン線幅測定装置を用いた方法によると、通常その種の装
置の精度としては高々０．０１〔μｍ〕程度の精度しか
得られず、また第２のバーニヤ方式によっても０．０４
〔μｍ〕程度の精度しか得られない問題がある。これに
対して抵抗による方法は、精度としては０．００数〔μ
ｍ〕程度の高い精度を得ることができるが、測定をする
ためにかなり複雑な処理工程を必要とする問題があり、
従って簡易かつ安価な方法であると言い得ない。
【０００４】また重ね合わせ精度の計測として２つの回
折格子間のピッチ方向の相対位置ずれを光電的に測定す
ることが考えられるが、その場合、単に各回折格子から
の回折光の強度の差異のみによって相対位置ずれ量を測
定する方法では、各回折光の光電検出で得られた信号の
ノイズや回折格子の特質によるレベル変動に十分対処す
ることが難しく、計測精度が制限されるといった問題点
があった。
折格子間のピッチ方向の相対位置ずれを光電的に測定す
ることが考えられるが、その場合、単に各回折格子から
の回折光の強度の差異のみによって相対位置ずれ量を測
定する方法では、各回折光の光電検出で得られた信号の
ノイズや回折格子の特質によるレベル変動に十分対処す
ることが難しく、計測精度が制限されるといった問題点
があった。
【０００５】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、２つの回折格子間の相対的な位置ずれを簡易な方法
によって高い精度で安定に測定し得る位置ずれ計測方法
と装置とを提案しようとするものである。
で、２つの回折格子間の相対的な位置ずれを簡易な方法
によって高い精度で安定に測定し得る位置ずれ計測方法
と装置とを提案しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ため本願の第１発明は、所定の第１方向（ｙ方向）にピ
ッチを有する第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）と、第
１方向（ｙ方向）にピッチを有して第１方向と交差した
第２方向（ｘ方向）に第１回折格子と離して配置される
第２回折格子（ＭＢ１又はＭＢ２）との各々にコヒーレ
ント光束を照射し、第１、第２回折格子の各々から生じ
る回折光を光電検出することによって第１回折格子と第
２回折格子との第１方向（ｙ方向）に関する相対位置ず
れを計測する方法に適用される。
ため本願の第１発明は、所定の第１方向（ｙ方向）にピ
ッチを有する第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）と、第
１方向（ｙ方向）にピッチを有して第１方向と交差した
第２方向（ｘ方向）に第１回折格子と離して配置される
第２回折格子（ＭＢ１又はＭＢ２）との各々にコヒーレ
ント光束を照射し、第１、第２回折格子の各々から生じ
る回折光を光電検出することによって第１回折格子と第
２回折格子との第１方向（ｙ方向）に関する相対位置ず
れを計測する方法に適用される。
【０００７】そして第１発明において、単一のレーザ光
源（１１）からのレーザ光によって生成されて所定の周
波数差Δｆを有する２つのコヒーレント光束（ＬＬ１，
ＬＬ２）を第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）上に互い
に異なる入射角で照射すると同時に、２つのコヒーレン
ト光束（ＬＬ１，ＬＬ２）を第２回折格子（ＭＢ１又は
ＭＢ２）上に互いに異なる入射角で照射する段階と、２
つのコヒーレント光束（ＬＬ１，ＬＬ２）の照射によっ
て第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）から発生する複数
の回折光同志の干渉光を光電検出して周波数差Δｆに対
応した周波数で強度変化する第１の光電信号（ＳＡ１又
はＳＡ２）を生成するとともに、第２回折格子（ＭＢ１
又はＭＢ２）から発生する複数の回折光同志の干渉光を
光電検出して周波数差Δｆに対応した周波数で強度変化
する第２の光電信号（ＳＢ１又はＳＢ２）を生成する段
階と、第１の光電信号（ＳＡ１又はＳＡ２）の位相情報
と第２の光電信号（ＳＢ１又はＳＢ２）の位相情報とを
比較することによって第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ
２）と第２回折格子（ＭＢ１又はＭＢ２）との第１方向
（ｙ方向）に関する相対的な位置ずれ量を演算する段階
とを実行するようにした。
源（１１）からのレーザ光によって生成されて所定の周
波数差Δｆを有する２つのコヒーレント光束（ＬＬ１，
ＬＬ２）を第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）上に互い
に異なる入射角で照射すると同時に、２つのコヒーレン
ト光束（ＬＬ１，ＬＬ２）を第２回折格子（ＭＢ１又は
ＭＢ２）上に互いに異なる入射角で照射する段階と、２
つのコヒーレント光束（ＬＬ１，ＬＬ２）の照射によっ
て第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）から発生する複数
の回折光同志の干渉光を光電検出して周波数差Δｆに対
応した周波数で強度変化する第１の光電信号（ＳＡ１又
はＳＡ２）を生成するとともに、第２回折格子（ＭＢ１
又はＭＢ２）から発生する複数の回折光同志の干渉光を
光電検出して周波数差Δｆに対応した周波数で強度変化
する第２の光電信号（ＳＢ１又はＳＢ２）を生成する段
階と、第１の光電信号（ＳＡ１又はＳＡ２）の位相情報
と第２の光電信号（ＳＢ１又はＳＢ２）の位相情報とを
比較することによって第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ
２）と第２回折格子（ＭＢ１又はＭＢ２）との第１方向
（ｙ方向）に関する相対的な位置ずれ量を演算する段階
とを実行するようにした。
【０００８】また本願の第２発明は、第１発明と同様の
第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）と第２回折格子（Ｍ
Ｂ１又はＭＢ２）との第１方向（ｙ方向）に関する相対
位置ずれを計測する装置に適用される。そして第２発明
においては、コヒーレントなレーザ光を射出するレーザ
光源（１１）と、このレーザ光源（１１）からのレーザ
光を入射して、入射レーザ光に対して周波数がｆ１だけ
シフトした第１のコヒーレント光束（ＬＬ１）と周波数
がｆ２だけシフトした第２のコヒーレント光束（ＬＬ
２）とを射出する周波数変調手段（ＡＯＭ１４，ＡＯＭ
１８）と、第１、第２のコヒーレント光束（ＬＬ１，Ｌ
Ｌ２）を第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）上に互いに
異なる入射角で照射するとともに、第１、第２のコヒー
レント光束（ＬＬ１，ＬＬ２）を第２回折格子（ＭＢ１
又はＭＢ２）上に互いに異なる入射角で照射する照射光
学系（１３，１５，１６，１７，１９，２０）と、２つ
のコヒーレント光束（ＬＬ１，ＬＬ２）の照射によって
第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）から発生する複数の
回折光同志の干渉光を光電検出して、周波数ｆ１、ｆ２
の周波数差Δｆで強度変化する第１の光電信号（ＳＡ１
又はＳＡ２）を出力する第１光電変換手段（ＤＡ１又は
ＤＡ２）と、２つのコヒーレント光束（ＬＬ１，ＬＬ
２）の照射によって第２回折格子（ＭＢ１又はＭＢ２）
から発生する複数の回折光同志の干渉光を光電検出し
て、周波数差Δｆで強度変化する第２の光電信号（ＳＢ
１又はＳＢ２）を出力する第２光電変換手段（ＤＢ１又
はＤＢ２）と、第１の光電信号（ＳＡ１又はＳＡ２）と
第２の光電信号（ＳＢ１又はＳＢ２）との間の相対的な
位相差に基づいて第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）と
第２回折格子（ＭＢ１又はＭＢ２）との第１方向（ｙ方
向）に関する相対的な位置ずれ量（Δｙ）を計測する計
測手段（３１，３２，３３，３４，３５，３７，３８，
４１）とを設けるようにした。
第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）と第２回折格子（Ｍ
Ｂ１又はＭＢ２）との第１方向（ｙ方向）に関する相対
位置ずれを計測する装置に適用される。そして第２発明
においては、コヒーレントなレーザ光を射出するレーザ
光源（１１）と、このレーザ光源（１１）からのレーザ
光を入射して、入射レーザ光に対して周波数がｆ１だけ
シフトした第１のコヒーレント光束（ＬＬ１）と周波数
がｆ２だけシフトした第２のコヒーレント光束（ＬＬ
２）とを射出する周波数変調手段（ＡＯＭ１４，ＡＯＭ
１８）と、第１、第２のコヒーレント光束（ＬＬ１，Ｌ
Ｌ２）を第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）上に互いに
異なる入射角で照射するとともに、第１、第２のコヒー
レント光束（ＬＬ１，ＬＬ２）を第２回折格子（ＭＢ１
又はＭＢ２）上に互いに異なる入射角で照射する照射光
学系（１３，１５，１６，１７，１９，２０）と、２つ
のコヒーレント光束（ＬＬ１，ＬＬ２）の照射によって
第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）から発生する複数の
回折光同志の干渉光を光電検出して、周波数ｆ１、ｆ２
の周波数差Δｆで強度変化する第１の光電信号（ＳＡ１
又はＳＡ２）を出力する第１光電変換手段（ＤＡ１又は
ＤＡ２）と、２つのコヒーレント光束（ＬＬ１，ＬＬ
２）の照射によって第２回折格子（ＭＢ１又はＭＢ２）
から発生する複数の回折光同志の干渉光を光電検出し
て、周波数差Δｆで強度変化する第２の光電信号（ＳＢ
１又はＳＢ２）を出力する第２光電変換手段（ＤＢ１又
はＤＢ２）と、第１の光電信号（ＳＡ１又はＳＡ２）と
第２の光電信号（ＳＢ１又はＳＢ２）との間の相対的な
位相差に基づいて第１回折格子（ＭＡ１又はＭＡ２）と
第２回折格子（ＭＢ１又はＭＢ２）との第１方向（ｙ方
向）に関する相対的な位置ずれ量（Δｙ）を計測する計
測手段（３１，３２，３３，３４，３５，３７，３８，
４１）とを設けるようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明においては、ピッチ方向を
揃えた２つの回折格子の間のピッチ方向に関する位置ず
れ量を高い精度で安定に計測するために、周波数差Δｆ
を有する２つのコヒーレント光束を各回折格子に対して
互いに異なる入射角で照射させ、各回折格子から個別に
生じる周波数差Δｆで強度変調された干渉光の各々を光
電検出することを特徴としている。
揃えた２つの回折格子の間のピッチ方向に関する位置ず
れ量を高い精度で安定に計測するために、周波数差Δｆ
を有する２つのコヒーレント光束を各回折格子に対して
互いに異なる入射角で照射させ、各回折格子から個別に
生じる周波数差Δｆで強度変調された干渉光の各々を光
電検出することを特徴としている。
【００１０】そして本発明の１つの実施形態では、第１
の回折格子ＭＡ１（又はＭＡ２）と第２の回折格子ＭＢ
１（又はＭＢ２）に対して周波数差Δｆをもつ２つのコ
ヒーレント光束ＬＬ１，ＬＬ２を異なる方向から照射す
ると、当該周波数差Δｆで第１の回折格子ＭＡ１（又は
ＭＡ２）上、及び第２の回折格子ＭＢ１（又はＭＢ２）
上を走査する干渉縞ＩＦを発生させることができる。こ
の干渉縞ＩＦは各回折格子とモアレを生じ、干渉縞ＩＦ
のピッチと回折格子のピッチとを適当な関係（例えば回
折格子のピッチに対して干渉縞のピッチを１／２）に選
ぶことにより、各回折格子から回折された光の強度が周
波数Δｆで変動（変調）されるようになる。
の回折格子ＭＡ１（又はＭＡ２）と第２の回折格子ＭＢ
１（又はＭＢ２）に対して周波数差Δｆをもつ２つのコ
ヒーレント光束ＬＬ１，ＬＬ２を異なる方向から照射す
ると、当該周波数差Δｆで第１の回折格子ＭＡ１（又は
ＭＡ２）上、及び第２の回折格子ＭＢ１（又はＭＢ２）
上を走査する干渉縞ＩＦを発生させることができる。こ
の干渉縞ＩＦは各回折格子とモアレを生じ、干渉縞ＩＦ
のピッチと回折格子のピッチとを適当な関係（例えば回
折格子のピッチに対して干渉縞のピッチを１／２）に選
ぶことにより、各回折格子から回折された光の強度が周
波数Δｆで変動（変調）されるようになる。
【００１１】このようにして第１の回折格子ＭＡ１（又
はＭＡ２）からは複数の回折光のうち同一方向に進む２
つの回折光同志の干渉光が得られ、それは第１の光電変
換手段ＤＡ１（又はＤＡ２）で受光されて周波数Δｆで
強度変化する第１の光電信号ＳＡ１（又はＳＡ２）に変
換される。同様にして第２の回折格子ＭＢ１（又はＭＢ
２）から発生した２つの回折光同志の干渉光は、第２の
光電変換手段ＤＢ１（又はＤＢ２）において周波数Δｆ
で強度変化する第２の光電信号ＳＢ１（又はＳＢ２）に
変換される。
はＭＡ２）からは複数の回折光のうち同一方向に進む２
つの回折光同志の干渉光が得られ、それは第１の光電変
換手段ＤＡ１（又はＤＡ２）で受光されて周波数Δｆで
強度変化する第１の光電信号ＳＡ１（又はＳＡ２）に変
換される。同様にして第２の回折格子ＭＢ１（又はＭＢ
２）から発生した２つの回折光同志の干渉光は、第２の
光電変換手段ＤＢ１（又はＤＢ２）において周波数Δｆ
で強度変化する第２の光電信号ＳＢ１（又はＳＢ２）に
変換される。
【００１２】この第１及び第２の光電信号ＳＡ１（又は
ＳＡ２）及びＳＢ１（又はＳＢ２）は、それぞれ第１回
折格子ＭＡ１（又はＭＡ２）と第２回折格子ＭＢ１（又
はＭＢ２）から発生していることにより、各回折格子の
位置情報を電気信号上のバラメータの１つである位相情
報として含んでいる。そこで計測手段の主要部を構成す
る位相比較回路３３（３３Ａ〜３３Ｄ）と算定回路３５
は、第１及び第２の光電信号ＳＡ１（又はＳＡ２）及び
ＳＢ１（又はＳＢ２）間の相対的な位相差を検出すると
共に、検出された位相差情報と回折格子のピッチの値と
に基づいて第１及び第２の回折格子間の位置ずれ量Δｙ
を算定する。
ＳＡ２）及びＳＢ１（又はＳＢ２）は、それぞれ第１回
折格子ＭＡ１（又はＭＡ２）と第２回折格子ＭＢ１（又
はＭＢ２）から発生していることにより、各回折格子の
位置情報を電気信号上のバラメータの１つである位相情
報として含んでいる。そこで計測手段の主要部を構成す
る位相比較回路３３（３３Ａ〜３３Ｄ）と算定回路３５
は、第１及び第２の光電信号ＳＡ１（又はＳＡ２）及び
ＳＢ１（又はＳＢ２）間の相対的な位相差を検出すると
共に、検出された位相差情報と回折格子のピッチの値と
に基づいて第１及び第２の回折格子間の位置ずれ量Δｙ
を算定する。
【００１３】このように、第１回折格子ＭＡ１（又はＭ
Ａ２）と第２回折格子ＭＢ１（又はＭＢ２）との相対位
置ずれ量を当該回折格子から発生された複数の回折光同
志の周波数差Δｆで変調された干渉光として検出し、そ
の位相差を利用して計測するようにしたので、煩雑な手
間を必要とすることなく、高い精度で第１及び第２の回
折格子間の位置ずれ量、すなわち重ね合わせ精度を容易
に検出することが可能となる。
Ａ２）と第２回折格子ＭＢ１（又はＭＢ２）との相対位
置ずれ量を当該回折格子から発生された複数の回折光同
志の周波数差Δｆで変調された干渉光として検出し、そ
の位相差を利用して計測するようにしたので、煩雑な手
間を必要とすることなく、高い精度で第１及び第２の回
折格子間の位置ずれ量、すなわち重ね合わせ精度を容易
に検出することが可能となる。
【００１４】そこでこのような本願発明を実施するのに
好適な形態を図面を参照して以下に詳述する。図１は全
体として位置ずれ計測装置を示し、ステージ１上に検出
対象となるウエハ２が載置されている。ウエハ２は、露
光装置によって２回の焼付、現像処理がなされており、
かくして露光装置のマスク又はレチクル上に形成された
露光パターンがウエハ２の表面に重ね焼きされている。
好適な形態を図面を参照して以下に詳述する。図１は全
体として位置ずれ計測装置を示し、ステージ１上に検出
対象となるウエハ２が載置されている。ウエハ２は、露
光装置によって２回の焼付、現像処理がなされており、
かくして露光装置のマスク又はレチクル上に形成された
露光パターンがウエハ２の表面に重ね焼きされている。
【００１５】ウエハ２には２枚の露光パターンが焼付け
られる際に、当該露光パターンの焼付け位置を表す図２
（Ｂ）に示すような２組の回折格子でなる回折格子ＭＰ
が形成される。第１の回折格子ＭＡ１及びＭＡ２は第１
回目の露光処理時に露光パターンと一緒に焼付けられ、
ｙ軸方向に互いに距離ｄだけ離れた位置に形成され且つ
ｘ軸方向に延長する格子エレメントでなり、ｘ方向に所
定間隔を保って形成されている。これに対して、第２の
回折格子ＭＢ１及びＭＢ２は、第２回目の重ね合わせ露
光処理によって同様にしてｙ軸方向に互いに距離ｄだけ
離れた位置に形成され且つｘ軸方向に延長する格子エレ
メントでなり、ｙ軸方向に第１の回折格子ＭＡ１及びＭ
Ａ２の間に互い違いに挿入されるように焼付けられる。
られる際に、当該露光パターンの焼付け位置を表す図２
（Ｂ）に示すような２組の回折格子でなる回折格子ＭＰ
が形成される。第１の回折格子ＭＡ１及びＭＡ２は第１
回目の露光処理時に露光パターンと一緒に焼付けられ、
ｙ軸方向に互いに距離ｄだけ離れた位置に形成され且つ
ｘ軸方向に延長する格子エレメントでなり、ｘ方向に所
定間隔を保って形成されている。これに対して、第２の
回折格子ＭＢ１及びＭＢ２は、第２回目の重ね合わせ露
光処理によって同様にしてｙ軸方向に互いに距離ｄだけ
離れた位置に形成され且つｘ軸方向に延長する格子エレ
メントでなり、ｙ軸方向に第１の回折格子ＭＡ１及びＭ
Ａ２の間に互い違いに挿入されるように焼付けられる。
【００１６】ここでｙ軸方向に第１及び第２の回折格子
ＭＡ１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２間の位置ずれがなけ
れば、第１の回折格子ＭＡ１及びＭＡ２の各格子エレメ
ントと、第２の回折格子ＭＢ１及びＭＢ２の各格子エレ
メントとがｘ軸方向の同一線上に並ぶように形成され、
このとき第１及び第２の露光パターンに位置ずれがない
と判定し得る。これに対して第１及び第２の露光パター
ンの位置がｙ軸方向にΔｙだけ互いにずれれば、この位
置ずれが回折格子ＭＡ１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ2 の
対応する格子エレメント間の位置ずれΔｙとして現れる
ようになされている。
ＭＡ１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２間の位置ずれがなけ
れば、第１の回折格子ＭＡ１及びＭＡ２の各格子エレメ
ントと、第２の回折格子ＭＢ１及びＭＢ２の各格子エレ
メントとがｘ軸方向の同一線上に並ぶように形成され、
このとき第１及び第２の露光パターンに位置ずれがない
と判定し得る。これに対して第１及び第２の露光パター
ンの位置がｙ軸方向にΔｙだけ互いにずれれば、この位
置ずれが回折格子ＭＡ１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ2 の
対応する格子エレメント間の位置ずれΔｙとして現れる
ようになされている。
【００１７】第１の回折格子ＭＡ１及びＭＡ２と互い違
いに第２の回折格子ＭＢ１及びＭＢ２を形成する方法と
しては、予め互いにｘ軸方向に位置ずれさせた位置に各
回折格子ＭＡ１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２を形成させ
てなる第１及び第２のマスク又はレチクルを用いても良
く、又は全く同じ位置に第１及び第２の回折格子ＭＡ
１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２を形成させた第１及び第
２のマスク又はレチクルを用意し、一方のマスク又はレ
チクルを露光する際、マスク（又はレチクル）とウエハ
とを相対的にｘ軸方向に一定値だけずらせて焼付けるよ
うにしても良い。
いに第２の回折格子ＭＢ１及びＭＢ２を形成する方法と
しては、予め互いにｘ軸方向に位置ずれさせた位置に各
回折格子ＭＡ１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２を形成させ
てなる第１及び第２のマスク又はレチクルを用いても良
く、又は全く同じ位置に第１及び第２の回折格子ＭＡ
１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２を形成させた第１及び第
２のマスク又はレチクルを用意し、一方のマスク又はレ
チクルを露光する際、マスク（又はレチクル）とウエハ
とを相対的にｘ軸方向に一定値だけずらせて焼付けるよ
うにしても良い。
【００１８】そこで図２（Ｂ）に示すような構成の回折
格子ＭＰ上にコヒーレント光束、例えばレーザ光を２方
向から照射し、図２（Ａ）に示すような干渉縞ＩＦを回
折格子ＭＰ上に形成する。そしてこの干渉縞ＩＦのピッ
チが回折格子ＭＰの各格子を構成する格子エレメントの
ピッチｄの１／２倍のピッチｄ／２になるように、該レ
ーザ光の入射方向（入射角度）を定める。
格子ＭＰ上にコヒーレント光束、例えばレーザ光を２方
向から照射し、図２（Ａ）に示すような干渉縞ＩＦを回
折格子ＭＰ上に形成する。そしてこの干渉縞ＩＦのピッ
チが回折格子ＭＰの各格子を構成する格子エレメントの
ピッチｄの１／２倍のピッチｄ／２になるように、該レ
ーザ光の入射方向（入射角度）を定める。
【００１９】図１の位置ずれ計測装置は、回折格子ＭＰ
に対して互いに周波数の異なる２つのコヒーレント光束
ＬＬ１及びＬＬ２を照射し、かくしてそれぞれのコヒー
レント光束ＬＬ１及びＬＬ２によって図２（Ａ）につい
て上述した干渉縞ＩＦを回折格子ＭＰ上に発生させる。
ここで第１のコヒーレント光束ＬＬ１の反射光として、
図３に示すように、……−１次、０次、＋１次、＋２
次、＋３次……の回折光ＩＦ１（−１），ＩＦ１
（０），ＩＦ１（＋１），ＩＦ１（＋２），ＩＦ１（＋
３）……が発生し、また第２のコヒーレント光束ＬＬ２
の反射光として、……−３次、−２次、−１次、０次、
＋１次の回折光ＩＦ２（−３），ＩＦ２（−２），ＩＦ
２（−１），ＩＦ２（０），ＩＦ２（＋１）……が発生
する。
に対して互いに周波数の異なる２つのコヒーレント光束
ＬＬ１及びＬＬ２を照射し、かくしてそれぞれのコヒー
レント光束ＬＬ１及びＬＬ２によって図２（Ａ）につい
て上述した干渉縞ＩＦを回折格子ＭＰ上に発生させる。
ここで第１のコヒーレント光束ＬＬ１の反射光として、
図３に示すように、……−１次、０次、＋１次、＋２
次、＋３次……の回折光ＩＦ１（−１），ＩＦ１
（０），ＩＦ１（＋１），ＩＦ１（＋２），ＩＦ１（＋
３）……が発生し、また第２のコヒーレント光束ＬＬ２
の反射光として、……−３次、−２次、−１次、０次、
＋１次の回折光ＩＦ２（−３），ＩＦ２（−２），ＩＦ
２（−１），ＩＦ２（０），ＩＦ２（＋１）……が発生
する。
【００２０】第１及び第２のコヒーレント光束ＬＬ１，
ＬＬ２の回折格子ＭＰへの入射方向は互いに異なるよう
に選定され、例えば第３図に示すように第１のコヒーレ
ント光束ＬＬ１の１次回折光ＩＦ１（＋１）の反射方向
と、第２のコヒーレント光束ＬＬ２の−１次の回折光Ｉ
Ｆ２（−１）の反射方向とが一致するように選定され、
その方向はウエハ２の表面に対してほぼ垂直方向になる
ように選定されている。このため回折格子ＭＰによって
発生された回折光ＩＦＩ（＋１）及びＩＦ２（−１）は
互いに干渉し、対物レンズ３、絞り４を通り、さらにハ
ーフミラー５を通って光電変換素子列６に入射する。
ＬＬ２の回折格子ＭＰへの入射方向は互いに異なるよう
に選定され、例えば第３図に示すように第１のコヒーレ
ント光束ＬＬ１の１次回折光ＩＦ１（＋１）の反射方向
と、第２のコヒーレント光束ＬＬ２の−１次の回折光Ｉ
Ｆ２（−１）の反射方向とが一致するように選定され、
その方向はウエハ２の表面に対してほぼ垂直方向になる
ように選定されている。このため回折格子ＭＰによって
発生された回折光ＩＦＩ（＋１）及びＩＦ２（−１）は
互いに干渉し、対物レンズ３、絞り４を通り、さらにハ
ーフミラー５を通って光電変換素子列６に入射する。
【００２１】また、ハーフミラー５は絞り４を通った回
折光を接眼鏡７に折り返して干渉縞を観察し得るように
なされ、これにより干渉縞ＩＦを各格子エレメントの延
長方向にできるだけ一致させるように、コヒーレント光
束の入射方向を調整できるようにされている。光電変換
素子列６は、図４に示すように回折格子ＭＰ〔図２
（Ｂ）参照〕を構成する各回折格子ＭＡ１，ＭＢ１，Ｍ
Ａ２，ＭＢ２に対応する光電変換素子ＤＡ１，ＤＢ１，
ＤＡ２，ＤＢ２を有し、各光電変換素子ＤＡ１，ＤＢ
１，ＤＡ２，ＤＢ２は、回折光ＩＦ１（＋１）及びＩＦ
２（−１）のうち、回折格子ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ２，
ＭＢ２によってそれぞれ発生された回折光部分に対応す
る位置に位置決めされ、かくして各光電変換素子ＤＡ
１，ＤＢ１，ＤＡ２，ＤＢ２はそれぞれ回折格子ＭＡ
１，ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の格子エレメントの位置を
表す情報をそれぞれ受けることができるようになされて
いる。
折光を接眼鏡７に折り返して干渉縞を観察し得るように
なされ、これにより干渉縞ＩＦを各格子エレメントの延
長方向にできるだけ一致させるように、コヒーレント光
束の入射方向を調整できるようにされている。光電変換
素子列６は、図４に示すように回折格子ＭＰ〔図２
（Ｂ）参照〕を構成する各回折格子ＭＡ１，ＭＢ１，Ｍ
Ａ２，ＭＢ２に対応する光電変換素子ＤＡ１，ＤＢ１，
ＤＡ２，ＤＢ２を有し、各光電変換素子ＤＡ１，ＤＢ
１，ＤＡ２，ＤＢ２は、回折光ＩＦ１（＋１）及びＩＦ
２（−１）のうち、回折格子ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ２，
ＭＢ２によってそれぞれ発生された回折光部分に対応す
る位置に位置決めされ、かくして各光電変換素子ＤＡ
１，ＤＢ１，ＤＡ２，ＤＢ２はそれぞれ回折格子ＭＡ
１，ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の格子エレメントの位置を
表す情報をそれぞれ受けることができるようになされて
いる。
【００２２】ここで第１及び第２のコヒーレント光束Ｌ
Ｌ１及びＬＬ２の周波数ｆ１及びｆ２は周波数差Δｆを
もつような値に予め選定されており、これにより干渉縞
ＩＦは、周波数差Δｆで回折格子ＭＰ上を走査するよう
に周期的に変動する。そして同時に、回折光ＩＦ１（＋
１）は周波数ｆ１をもち、回折光ＩＦ２（−１）は周波
数ｆ２をもち、その結果各光電変換素子上でΔｆの周波
数の光強度変化が生じる。この強度変化の位相は、干渉
縞ＩＦに対する各回折格子ＭＡ１，ＭＡ２，ＭＢ１，Ｍ
Ｂ２のｙ軸方向の相対的位置によって決まる。
Ｌ１及びＬＬ２の周波数ｆ１及びｆ２は周波数差Δｆを
もつような値に予め選定されており、これにより干渉縞
ＩＦは、周波数差Δｆで回折格子ＭＰ上を走査するよう
に周期的に変動する。そして同時に、回折光ＩＦ１（＋
１）は周波数ｆ１をもち、回折光ＩＦ２（−１）は周波
数ｆ２をもち、その結果各光電変換素子上でΔｆの周波
数の光強度変化が生じる。この強度変化の位相は、干渉
縞ＩＦに対する各回折格子ＭＡ１，ＭＡ２，ＭＢ１，Ｍ
Ｂ２のｙ軸方向の相対的位置によって決まる。
【００２３】従って対物レンズ３から光電変換素子列６
に入射された回折光ＩＦ１（＋１），ＩＦ２（−１）同
志の干渉光の強さは、差の周波数Δｆで周期的に変化す
ることになり、各光電変換素子ＤＡ１，ＤＢ１，ＤＡ
２，ＤＢ２から出力される光電変換信号ＳＡ１，ＳＢ
１，ＳＡ２，ＳＢ２は、いずれも周波数Δｆで変動する
と共に、その位相はそれぞれ対応する回折格子ＭＡ１，
ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の位置によって決まることにな
る。
に入射された回折光ＩＦ１（＋１），ＩＦ２（−１）同
志の干渉光の強さは、差の周波数Δｆで周期的に変化す
ることになり、各光電変換素子ＤＡ１，ＤＢ１，ＤＡ
２，ＤＢ２から出力される光電変換信号ＳＡ１，ＳＢ
１，ＳＡ２，ＳＢ２は、いずれも周波数Δｆで変動する
と共に、その位相はそれぞれ対応する回折格子ＭＡ１，
ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の位置によって決まることにな
る。
【００２４】コヒーレント光束ＬＬ１及びＬＬ２は、共
通のレーザ光源１１に基づいて形成される。すなわちレ
ーザ光源１１において発生されたレーザ光は、コリメー
タレンズ系１２Ａ及び１２Ｂを通って分路器（ビームス
プリッタ）１３に入射される。その分路器１３はレーザ
光を２つに分け、分割された第１のレーザ光は超音波変
調器（ＡＯＭ）１４に入射され、変調器１４に供給され
る変調信号Ｓ１の周波数ｆ１だけ周波数をシフト変調さ
れた後、ミラー１５，１６によって折り曲げられてウエ
ハ２の回折格子ＭＰ上に第１のコヒーレント光束ＬＬ１
として照射される。
通のレーザ光源１１に基づいて形成される。すなわちレ
ーザ光源１１において発生されたレーザ光は、コリメー
タレンズ系１２Ａ及び１２Ｂを通って分路器（ビームス
プリッタ）１３に入射される。その分路器１３はレーザ
光を２つに分け、分割された第１のレーザ光は超音波変
調器（ＡＯＭ）１４に入射され、変調器１４に供給され
る変調信号Ｓ１の周波数ｆ１だけ周波数をシフト変調さ
れた後、ミラー１５，１６によって折り曲げられてウエ
ハ２の回折格子ＭＰ上に第１のコヒーレント光束ＬＬ１
として照射される。
【００２５】また分路器１３で分割された第２のレーザ
光は、ミラー１７を介して超音波変調器１８に入射し、
変調信号Ｓ２によってその周波数ｆ２だけ周波数シフト
させられた後、ミラー１９，２０によって折り曲げられ
てコヒーレント光束ＬＬ２としてウエハ２の回折格子Ｍ
Ｐ上に照射される。このように第１のコヒーレント光束
ＬＬ１は、超音波変調器１６においてレーザ光源１１か
ら得られるレーザ光の周波数Ｆｘに対して変調信号Ｓ１
の周波数ｆ１だけシフトした周波数をもっているので、
コヒーレント光束ＬＬ１の周波数ＦＬ１は次式、 ＦＬ１＝Ｆｘ＋ｆ１ ……（１） によって表すことができる。
光は、ミラー１７を介して超音波変調器１８に入射し、
変調信号Ｓ２によってその周波数ｆ２だけ周波数シフト
させられた後、ミラー１９，２０によって折り曲げられ
てコヒーレント光束ＬＬ２としてウエハ２の回折格子Ｍ
Ｐ上に照射される。このように第１のコヒーレント光束
ＬＬ１は、超音波変調器１６においてレーザ光源１１か
ら得られるレーザ光の周波数Ｆｘに対して変調信号Ｓ１
の周波数ｆ１だけシフトした周波数をもっているので、
コヒーレント光束ＬＬ１の周波数ＦＬ１は次式、 ＦＬ１＝Ｆｘ＋ｆ１ ……（１） によって表すことができる。
【００２６】同じようにして第２のコヒーレント光束Ｌ
Ｌ２の周波数ＦＬ２は次式、 ＦＬ２＝Ｆｘ＋ｆ２ ……（２） によって表すことができる。ここで変調信号Ｓ２の周波
数ｆ２は、変調信号Ｓ１の周波数ｆ１に対して ｆ２＝ｆ１−ｆ０ ……（３） で表すように、変調信号Ｓ１の周波数ｆ１に対して基準
信号の周波数ｆ０だけ差をもった周波数に予め選定され
る。
Ｌ２の周波数ＦＬ２は次式、 ＦＬ２＝Ｆｘ＋ｆ２ ……（２） によって表すことができる。ここで変調信号Ｓ２の周波
数ｆ２は、変調信号Ｓ１の周波数ｆ１に対して ｆ２＝ｆ１−ｆ０ ……（３） で表すように、変調信号Ｓ１の周波数ｆ１に対して基準
信号の周波数ｆ０だけ差をもった周波数に予め選定され
る。
【００２７】その結果第１、第２のコヒーレント光束Ｌ
Ｌ１，ＬＬ２の周波数差Δｆは、 Δｆ＝ＦＬ１−ＦＬ２ ＝（Ｆｘ＋ｆ１）−（Ｆｘ＋ｆ１−ｆ０）＝ｆ０ ……（４） となる。光電変換素子列６を構成する各光電変換素子Ｄ
Ａ１，ＤＢ１，ＤＡ２，ＤＢ２の光電変換信号ＳＡ１，
ＳＢ１，ＳＡ２，ＳＢ２でなる電気的検出信号は位置ず
れ検出制御回路２５に供給される。
Ｌ１，ＬＬ２の周波数差Δｆは、 Δｆ＝ＦＬ１−ＦＬ２ ＝（Ｆｘ＋ｆ１）−（Ｆｘ＋ｆ１−ｆ０）＝ｆ０ ……（４） となる。光電変換素子列６を構成する各光電変換素子Ｄ
Ａ１，ＤＢ１，ＤＡ２，ＤＢ２の光電変換信号ＳＡ１，
ＳＢ１，ＳＡ２，ＳＢ２でなる電気的検出信号は位置ず
れ検出制御回路２５に供給される。
【００２８】位置ずれ検出制御回路２５は、光電変換信
号ＳＡ１，ＳＢ１，ＳＡ２，ＳＢ２をそれぞれ前置増幅
回路３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄを通じてＰＬＬ
（phase locked loop）回路３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，
３２Ｄに入力し、かくしてＰＬＬ回路３２Ａ，３２Ｂ，
３２Ｃ，３２Ｄの出力端に光電変換信号ＳＡ１，ＳＢ
１，ＳＡ２，ＳＢ２の位相にロックされた位相信号ＳＦ
Ａ，ＳＦＢ，ＳＦＣ，ＳＦＤをそれぞれ得る。
号ＳＡ１，ＳＢ１，ＳＡ２，ＳＢ２をそれぞれ前置増幅
回路３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄを通じてＰＬＬ
（phase locked loop）回路３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，
３２Ｄに入力し、かくしてＰＬＬ回路３２Ａ，３２Ｂ，
３２Ｃ，３２Ｄの出力端に光電変換信号ＳＡ１，ＳＢ
１，ＳＡ２，ＳＢ２の位相にロックされた位相信号ＳＦ
Ａ，ＳＦＢ，ＳＦＣ，ＳＦＤをそれぞれ得る。
【００２９】ここで光電変換素子ＤＡ１，ＤＢ１，ＤＡ
２，ＤＢ２に照射される反射光の回折光ＩＦ１（＋１）
及びＩＦ２（−１）は、図２（Ｂ）について上述したよ
うに回折格子ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の位置に
対応する位相をもっており、従って位相信号ＳＦＡ，Ｓ
ＦＢ，ＳＦＣ，ＳＦＤの位相は、回折格子ＭＡ１，ＭＢ
１，ＭＡ２，ＭＢ２のｙ軸方向の位置を表している。
２，ＤＢ２に照射される反射光の回折光ＩＦ１（＋１）
及びＩＦ２（−１）は、図２（Ｂ）について上述したよ
うに回折格子ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の位置に
対応する位相をもっており、従って位相信号ＳＦＡ，Ｓ
ＦＢ，ＳＦＣ，ＳＦＤの位相は、回折格子ＭＡ１，ＭＢ
１，ＭＡ２，ＭＢ２のｙ軸方向の位置を表している。
【００３０】従って第１の回折格子ＭＡ１及びＭＡ２に
対応する位相信号ＳＦＡ及びＳＦＣの位相と、第２の回
折格子ＭＢ１及びＭＢ２に対応する位相信号ＳＦＢ及び
ＳＦＤの位相との位相差を検出すれば、第１及び第２の
回折格子ＭＡ１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２間の位置ず
れを検出することができる。かかる位置ずれを検出する
ため、位置ずれ検出制御回路２５は基準信号発振回路３
４において基本周波数ｆ０の基準信号Ｓ０を送出する。
この基準信号Ｓ０は位相比較回路３３Ａ〜３３Ｄに与え
られ、この基準信号Ｓ０の位相と位相信号ＳＦＡ〜ＳＦ
Ｄの各位相との位相差を表す位相差出力ＰＨＡ〜ＰＨＤ
を位置ずれ算定回路３５に与える。
対応する位相信号ＳＦＡ及びＳＦＣの位相と、第２の回
折格子ＭＢ１及びＭＢ２に対応する位相信号ＳＦＢ及び
ＳＦＤの位相との位相差を検出すれば、第１及び第２の
回折格子ＭＡ１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２間の位置ず
れを検出することができる。かかる位置ずれを検出する
ため、位置ずれ検出制御回路２５は基準信号発振回路３
４において基本周波数ｆ０の基準信号Ｓ０を送出する。
この基準信号Ｓ０は位相比較回路３３Ａ〜３３Ｄに与え
られ、この基準信号Ｓ０の位相と位相信号ＳＦＡ〜ＳＦ
Ｄの各位相との位相差を表す位相差出力ＰＨＡ〜ＰＨＤ
を位置ずれ算定回路３５に与える。
【００３１】位置ずれ算定回路３５は、位相差出力ＰＨ
Ａ〜ＰＨＤに基づいてウエハ２上の各回折格子ＭＡ１，
ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の位置を換算し、第１の回折格
子ＭＡ１，ＭＡ２と、第２の回折格子ＭＢ１，ＭＢ２と
の位置ずれを算定する。この算定結果は表示装置３６に
表示される。また位置ずれ検出制御回路２５は、周波数
ｆ１の周波数出力Ｓ１を発生する発振回路３７を有し、
この周波数出力Ｓ１を超音波変調器１４（図１）に変調
信号として供給する。その周波数出力Ｓ１は基準出力Ｓ
０と共に周波数変換回路３８に供給され、周波数ｆ１及
びｆ０の和の周波数〔（３）式参照〕を有する周波数出
力Ｓ２を超音波変調器１８に変調信号として供給する。
Ａ〜ＰＨＤに基づいてウエハ２上の各回折格子ＭＡ１，
ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の位置を換算し、第１の回折格
子ＭＡ１，ＭＡ２と、第２の回折格子ＭＢ１，ＭＢ２と
の位置ずれを算定する。この算定結果は表示装置３６に
表示される。また位置ずれ検出制御回路２５は、周波数
ｆ１の周波数出力Ｓ１を発生する発振回路３７を有し、
この周波数出力Ｓ１を超音波変調器１４（図１）に変調
信号として供給する。その周波数出力Ｓ１は基準出力Ｓ
０と共に周波数変換回路３８に供給され、周波数ｆ１及
びｆ０の和の周波数〔（３）式参照〕を有する周波数出
力Ｓ２を超音波変調器１８に変調信号として供給する。
【００３２】以上の構成において、ウエハ２上の回折格
子ＭＰに照射された２つのコヒーレント光束ＬＬ１，Ｌ
Ｌ２の反射光のうち、回折光ＩＦ１（＋１）及びＩＦ２
（−１）が互いに干渉し合いながら対物レンズ３を通
り、さらに絞り４、ハーフミラー５を通って光電変換素
子列６上に照射される。ここで回折光ＩＦ１（＋１）及
びＩＦ２（−１）の周波数は、超音波変調器１４及び１
８によって周波数ｆ１及びｆ２だけシフトされているこ
とにより、その差の周波数Δｆ（＝ｆ１−ｆ２）の周波
数をもつ電気的検出信号が光電変換素子列６から位置ず
れ検出制御回路２５に送出される。
子ＭＰに照射された２つのコヒーレント光束ＬＬ１，Ｌ
Ｌ２の反射光のうち、回折光ＩＦ１（＋１）及びＩＦ２
（−１）が互いに干渉し合いながら対物レンズ３を通
り、さらに絞り４、ハーフミラー５を通って光電変換素
子列６上に照射される。ここで回折光ＩＦ１（＋１）及
びＩＦ２（−１）の周波数は、超音波変調器１４及び１
８によって周波数ｆ１及びｆ２だけシフトされているこ
とにより、その差の周波数Δｆ（＝ｆ１−ｆ２）の周波
数をもつ電気的検出信号が光電変換素子列６から位置ず
れ検出制御回路２５に送出される。
【００３３】この電気的検出信号に含まれている光電変
換信号ＳＡ１，ＳＢ１，ＳＡ２，ＳＢ２の位相は、これ
らの光電変換信号を送出する光電変換素子ＤＡ１，ＤＢ
１，ＤＡ２，ＤＢ２に入射している回折光の発生源であ
る対応する回折格子ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の
ｙ軸方向の位置に対応して変化する。例えば第１の回折
格子ＭＡ１及びＭＡ２に対して第２の回折格子ＭＢ１及
びＭＢ２の位置ずれ量Δｙが、１／２ピッチすなわちｄ
／２になると、光電変換信号ＳＡ１，ＳＡ２に対する光
電変換信号ＳＢ１，ＳＢ２の位相は２πだけ変化する。
換信号ＳＡ１，ＳＢ１，ＳＡ２，ＳＢ２の位相は、これ
らの光電変換信号を送出する光電変換素子ＤＡ１，ＤＢ
１，ＤＡ２，ＤＢ２に入射している回折光の発生源であ
る対応する回折格子ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の
ｙ軸方向の位置に対応して変化する。例えば第１の回折
格子ＭＡ１及びＭＡ２に対して第２の回折格子ＭＢ１及
びＭＢ２の位置ずれ量Δｙが、１／２ピッチすなわちｄ
／２になると、光電変換信号ＳＡ１，ＳＡ２に対する光
電変換信号ＳＢ１，ＳＢ２の位相は２πだけ変化する。
【００３４】光電変換信号ＳＡ１，ＳＢ１，ＳＡ２，Ｓ
Ｂ２の位相は、ＰＬＬ回路３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３
２Ｄにおいてそれぞれ位相ロックされ、ノイズを除去し
た周波数Δｆ（＝ｆ０）の位相出力ＳＦＡ，ＳＦＢ，Ｓ
ＦＣ，ＳＦＤが得られる。この位相出力ＳＦＡ，ＳＦ
Ｂ，ＳＦＣ，ＳＦＤの位相が基準周波数出力Ｓ０の位相
と比較され、かくして位置ずれ算定回路３５はその位相
差出力ＰＨＡ，ＰＨＢ，ＰＨＣ，ＰＨＤに基づいて位置
ずれ量Δｙを、次式 Δｙ＝ｄ／４π・（３β−３γ−α＋δ）／４ ……（５） によって演算する。
Ｂ２の位相は、ＰＬＬ回路３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３
２Ｄにおいてそれぞれ位相ロックされ、ノイズを除去し
た周波数Δｆ（＝ｆ０）の位相出力ＳＦＡ，ＳＦＢ，Ｓ
ＦＣ，ＳＦＤが得られる。この位相出力ＳＦＡ，ＳＦ
Ｂ，ＳＦＣ，ＳＦＤの位相が基準周波数出力Ｓ０の位相
と比較され、かくして位置ずれ算定回路３５はその位相
差出力ＰＨＡ，ＰＨＢ，ＰＨＣ，ＰＨＤに基づいて位置
ずれ量Δｙを、次式 Δｙ＝ｄ／４π・（３β−３γ−α＋δ）／４ ……（５） によって演算する。
【００３５】ここで、α、β、γ、δはそれぞれ周波数
信号ＳＦＡ，ＳＦＢ，ＳＦＣ，ＳＦＤの基準信号Ｓ０に
対する位相差を表す。またｄは、対応する回折格子ＭＡ
１，ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２のピッチを表す。回折格子
ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の基準位置からの位置
ずれ量をＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄとすれば、この位置ず
れ量Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは次式 Ｒａ＝ｄ／（４π）α ……（６） Ｒｂ＝ｄ／（４π）β ……（７） Ｒｃ＝ｄ／（４π）γ ……（８） Ｒｄ＝ｄ／（４π）δ ……（９） で表すことができる。
信号ＳＦＡ，ＳＦＢ，ＳＦＣ，ＳＦＤの基準信号Ｓ０に
対する位相差を表す。またｄは、対応する回折格子ＭＡ
１，ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２のピッチを表す。回折格子
ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の基準位置からの位置
ずれ量をＲａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄとすれば、この位置ず
れ量Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄは次式 Ｒａ＝ｄ／（４π）α ……（６） Ｒｂ＝ｄ／（４π）β ……（７） Ｒｃ＝ｄ／（４π）γ ……（８） Ｒｄ＝ｄ／（４π）δ ……（９） で表すことができる。
【００３６】従って式（６）〜（９）を式（５）に代入
すれば、 Δｙ＝（−Ｒａ＋３Ｒｂ−３Ｒｃ＋Ｒｄ）／４ ……（１０） となり、かくして各回折格子ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ２，
ＭＢ２の基準位置からの位置ずれ量によって、第１の回
折格子ＭＡ１，ＭＡ２と第２の回折格子ＭＢ１，ＭＢ２
との位置ずれ量Δｙを求めることができる。
すれば、 Δｙ＝（−Ｒａ＋３Ｒｂ−３Ｒｃ＋Ｒｄ）／４ ……（１０） となり、かくして各回折格子ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ２，
ＭＢ２の基準位置からの位置ずれ量によって、第１の回
折格子ＭＡ１，ＭＡ２と第２の回折格子ＭＢ１，ＭＢ２
との位置ずれ量Δｙを求めることができる。
【００３７】因に式（１０）は次のようにして求めるこ
とができる。今、図６に示すように各回折格子ＭＰの格
子パターン列ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の配列方
向に対して、干渉縞ＩＦが正しく直交せずに斜めに交差
するような状態になったとすると、各回折格子ＭＡ１，
ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２に対して干渉縞ＩＦの各回折格
子に対応する部分のｙ軸方向の位置は、回折格子ＭＡ１
を基準として順次Ｐ，２Ｐ，３Ｐだけずれている。この
ずれ量を加味して格子パターン列ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ
２，ＭＢ２の位置Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄを求めると、
回折格子ＭＡ１を基準として、 Ｒａ＝ｄ／（４π）α ……（１１） Ｒｂ＝ｄ／（４π）β＝Ｒａ＋Δｙ＋Ｐ ……（１２） Ｒｃ＝ｄ／（４π）γ＝Ｒａ＋２Ｐ ……（１３） Ｒｄ＝ｄ／（４π）δ＝Ｒａ＋Δｙ＋３Ｐ ……（１４） のように、干渉縞ＩＦの傾きに基づく位置ずれ量Ｐと、
第１及び第２の回折格子ＭＡ１，ＭＡ２及びＭＢ１，Ｍ
Ｂ２の位置ずれ量Δｙとの和として表すことができる。
とができる。今、図６に示すように各回折格子ＭＰの格
子パターン列ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２の配列方
向に対して、干渉縞ＩＦが正しく直交せずに斜めに交差
するような状態になったとすると、各回折格子ＭＡ１，
ＭＢ１，ＭＡ２，ＭＢ２に対して干渉縞ＩＦの各回折格
子に対応する部分のｙ軸方向の位置は、回折格子ＭＡ１
を基準として順次Ｐ，２Ｐ，３Ｐだけずれている。この
ずれ量を加味して格子パターン列ＭＡ１，ＭＢ１，ＭＡ
２，ＭＢ２の位置Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ，Ｒｄを求めると、
回折格子ＭＡ１を基準として、 Ｒａ＝ｄ／（４π）α ……（１１） Ｒｂ＝ｄ／（４π）β＝Ｒａ＋Δｙ＋Ｐ ……（１２） Ｒｃ＝ｄ／（４π）γ＝Ｒａ＋２Ｐ ……（１３） Ｒｄ＝ｄ／（４π）δ＝Ｒａ＋Δｙ＋３Ｐ ……（１４） のように、干渉縞ＩＦの傾きに基づく位置ずれ量Ｐと、
第１及び第２の回折格子ＭＡ１，ＭＡ２及びＭＢ１，Ｍ
Ｂ２の位置ずれ量Δｙとの和として表すことができる。
【００３８】ここで回折格子ＭＢ１及びＭＡ２間、ＭＢ
２及びＭＡ１間の位置ずれ量を求めれば、 Ｒｂ−Ｒｃ＝Δｙ−Ｐ ……（１５） Ｒｄ−Ｒａ＝Δｙ＋３Ｐ ……（１６） となる。式（１５）及び式（１６）から位置ずれ量Ｐ消
去すると、 ３（Ｒｂ−Ｒｃ）＋（Ｒｄ−Ｒａ）＝４Δｙ ……（１７） の関係があることが分かり、これを位置ずれ量Δｙにつ
いて解けば、 Δｙ＝（−Ｒａ＋３Ｒｂ−３Ｒｃ＋Ｒｄ）／４ ……（１８） が得られ、かくして式（１０）の関係があることがわか
る。
２及びＭＡ１間の位置ずれ量を求めれば、 Ｒｂ−Ｒｃ＝Δｙ−Ｐ ……（１５） Ｒｄ−Ｒａ＝Δｙ＋３Ｐ ……（１６） となる。式（１５）及び式（１６）から位置ずれ量Ｐ消
去すると、 ３（Ｒｂ−Ｒｃ）＋（Ｒｄ−Ｒａ）＝４Δｙ ……（１７） の関係があることが分かり、これを位置ずれ量Δｙにつ
いて解けば、 Δｙ＝（−Ｒａ＋３Ｒｂ−３Ｒｃ＋Ｒｄ）／４ ……（１８） が得られ、かくして式（１０）の関係があることがわか
る。
【００３９】このように上述の構成によれば、式（１
８）から分かるように、位置ずれ量Δｙを回折格子ＭＡ
１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２に対して干渉縞ＩＦが斜
めに発生するような状態になったとしても、その影響を
受けることなく位置ずれ量Δｙを演算により求めること
ができる。以上の構成によれば、オペレータに対して煩
雑な手間及び時間をかけさせることなく高い精度で回折
格子の位置ずれ量を検出し得る位置ずれ検出装置を得る
ことができる。
８）から分かるように、位置ずれ量Δｙを回折格子ＭＡ
１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２に対して干渉縞ＩＦが斜
めに発生するような状態になったとしても、その影響を
受けることなく位置ずれ量Δｙを演算により求めること
ができる。以上の構成によれば、オペレータに対して煩
雑な手間及び時間をかけさせることなく高い精度で回折
格子の位置ずれ量を検出し得る位置ずれ検出装置を得る
ことができる。
【００４０】図７（Ａ）、（Ｂ）は本発明の他の実施例
を示すもので、図５の場合の位置ずれ検出制御回路２５
は、基準信号Ｓ０Ｘを図７（Ｂ）中の発振回路３４にお
いて発生するようにしたが、図７（Ａ）の場合はこれに
代え、基準信号Ｓ０ＸをＰＬＬ回路３２Ａ〜３２Ｄから
得られる位相信号ＳＦＡ〜ＳＦＤのうちの１つ、例えば
ＰＬＬ回路３２Ｄの位相信号ＳＦＤを遅延回路４１を介
して所定の位相だけ遅延させた後、基準信号Ｓ０Ｘとし
て送出するようになされている。尚、図７（Ｂ）の回路
は超音波変調器１４，１８に変調信号Ｓ１，Ｓ２を供給
するためのものであり、先の図５中の回路構成と全く同
じである。
を示すもので、図５の場合の位置ずれ検出制御回路２５
は、基準信号Ｓ０Ｘを図７（Ｂ）中の発振回路３４にお
いて発生するようにしたが、図７（Ａ）の場合はこれに
代え、基準信号Ｓ０ＸをＰＬＬ回路３２Ａ〜３２Ｄから
得られる位相信号ＳＦＡ〜ＳＦＤのうちの１つ、例えば
ＰＬＬ回路３２Ｄの位相信号ＳＦＤを遅延回路４１を介
して所定の位相だけ遅延させた後、基準信号Ｓ０Ｘとし
て送出するようになされている。尚、図７（Ｂ）の回路
は超音波変調器１４，１８に変調信号Ｓ１，Ｓ２を供給
するためのものであり、先の図５中の回路構成と全く同
じである。
【００４１】図７（Ａ）のように構成すれば、回折格子
ＭＰから得た回折光（周波数Δｆで強度変調された干渉
光）に基づいて基準信号Ｓ０Ｘを得て、これを基準にし
て相対的な位相差情報を求めることができる。このよう
にしても、上述の場合と同様にして第１及び第２の回折
格子ＭＡ１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２間の位置ずれ量
を確実に検出することができる。この場合、相対位置ず
れを計測すべき２つの回折格子のいずれか一方から得ら
れた干渉光の光電変換信号を基準周波数信号とするの
で、位置ずれ量が干渉縞ＩＦを基準として直接的に計測
でき、図５のように発振回路３４からの電気信号を基準
にするのと比べて計測誤差が低減される場合もある。
ＭＰから得た回折光（周波数Δｆで強度変調された干渉
光）に基づいて基準信号Ｓ０Ｘを得て、これを基準にし
て相対的な位相差情報を求めることができる。このよう
にしても、上述の場合と同様にして第１及び第２の回折
格子ＭＡ１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２間の位置ずれ量
を確実に検出することができる。この場合、相対位置ず
れを計測すべき２つの回折格子のいずれか一方から得ら
れた干渉光の光電変換信号を基準周波数信号とするの
で、位置ずれ量が干渉縞ＩＦを基準として直接的に計測
でき、図５のように発振回路３４からの電気信号を基準
にするのと比べて計測誤差が低減される場合もある。
【００４２】なお上述においては、位置ずれを検出すべ
き２つの回折格子としてそれぞれ２列の回折格子ＭＡ
１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２を互い違いになるように
焼付けるようにした場合について述べたが、これに代
え、第２の回折格子ＭＢ１及びＭＢ２のうちの一方、例
えば回折格子ＭＢ２を省略しても上述の場合と同様の効
果を得ることができる。
き２つの回折格子としてそれぞれ２列の回折格子ＭＡ
１，ＭＡ２及びＭＢ１，ＭＢ２を互い違いになるように
焼付けるようにした場合について述べたが、これに代
え、第２の回折格子ＭＢ１及びＭＢ２のうちの一方、例
えば回折格子ＭＢ２を省略しても上述の場合と同様の効
果を得ることができる。
【００４３】この場合には、上述の式（１１）〜（１
４）のうち式（１１）〜（１３）を用いて位置ずれ量Δ
ｙを演算により求めるようにする。すなわち式（１１）
〜（１３）から次式 ２Ｒｂ＝２Ｒａ＋２Δｙ＋２Ｐ ……（１９） Ｒａ＋Ｒｃ＝２Ｒａ＋２Ｐ ……（２０） の関係を求め、これら式（１９）及び式（２０）から位
置ずれ量２Ｐを消去すれば、 ２Ｒｂ−（Ｒａ＋Ｒｃ）＝２Δｙ ……（２１） の関係が得られる。ここで式（２１）から位置ずれ量Δ
ｙを求めれば、 Δｙ＝（−Ｒａ＋２Ｒｂ−Ｒｃ）／２ ……（２２） となる。従ってこのようにしても、２列の回折格子ＭＡ
１及びＭＡ２と１列の回折格子ＭＢ１とを用いて第１及
び第２の回折格子の位置ずれを演算により求めることが
できる。
４）のうち式（１１）〜（１３）を用いて位置ずれ量Δ
ｙを演算により求めるようにする。すなわち式（１１）
〜（１３）から次式 ２Ｒｂ＝２Ｒａ＋２Δｙ＋２Ｐ ……（１９） Ｒａ＋Ｒｃ＝２Ｒａ＋２Ｐ ……（２０） の関係を求め、これら式（１９）及び式（２０）から位
置ずれ量２Ｐを消去すれば、 ２Ｒｂ−（Ｒａ＋Ｒｃ）＝２Δｙ ……（２１） の関係が得られる。ここで式（２１）から位置ずれ量Δ
ｙを求めれば、 Δｙ＝（−Ｒａ＋２Ｒｂ−Ｒｃ）／２ ……（２２） となる。従ってこのようにしても、２列の回折格子ＭＡ
１及びＭＡ２と１列の回折格子ＭＢ１とを用いて第１及
び第２の回折格子の位置ずれを演算により求めることが
できる。
【００４４】ここで４列の回折格子を用いた図２の場合
と比較して、３列の回折格子を用いた場合には、位置ず
れ量Δｙの演算結果における誤差に変化がある。因に上
述の４列の場合には、各回折格子から得られる位相情報
にノイズＮが含まれているとすれば、誤差ＥＲＲ１は次
の式（２３）、
と比較して、３列の回折格子を用いた場合には、位置ず
れ量Δｙの演算結果における誤差に変化がある。因に上
述の４列の場合には、各回折格子から得られる位相情報
にノイズＮが含まれているとすれば、誤差ＥＲＲ１は次
の式（２３）、
【００４５】
【数１】
【００４６】で求められ、ノイズ成分Ｎに対して√（５
／４）倍のノイズ成分の影響が現れることになる。これ
に対して、３列の回折格子パターン列を用いた場合に
は、先の式（２２）に基づいて発生する誤差ＥＲＲ２は
次の式（２４）、
／４）倍のノイズ成分の影響が現れることになる。これ
に対して、３列の回折格子パターン列を用いた場合に
は、先の式（２２）に基づいて発生する誤差ＥＲＲ２は
次の式（２４）、
【００４７】
【数２】
【００４８】で求められ、ノイズ成分Ｎに対して√（６
／４）倍の影響が現れ、式（２３）の場合と比較して僅
かにノイズ成分が増えることになる。しかしその他の効
果については上述の場合と同様の効果を得ることができ
る。また上述の実施形態においては、回折格子ＭＰ上に
発生した干渉縞ＩＦが回折格子に対して傾斜している場
合について述べたが、かかる傾斜がない場合には第１及
び第２の回折格子としてそれぞれ１列で構成した場合に
も、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
／４）倍の影響が現れ、式（２３）の場合と比較して僅
かにノイズ成分が増えることになる。しかしその他の効
果については上述の場合と同様の効果を得ることができ
る。また上述の実施形態においては、回折格子ＭＰ上に
発生した干渉縞ＩＦが回折格子に対して傾斜している場
合について述べたが、かかる傾斜がない場合には第１及
び第２の回折格子としてそれぞれ１列で構成した場合に
も、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【００４９】この場合の位置ずれ量Δｙの演算は、第１
の回折格子については、 Ｒａ＝ｄ／（４π）α ……（２５） の関係があり、かつ第２の回折格子について、 Ｒｂ＝Ｒａ＋Δｙ ……（２６） の関係があるので、位置ずれ量Δｙは、 Δｙ＝Ｒｂ−Ｒａ ……（２７） によって演算することができる。
の回折格子については、 Ｒａ＝ｄ／（４π）α ……（２５） の関係があり、かつ第２の回折格子について、 Ｒｂ＝Ｒａ＋Δｙ ……（２６） の関係があるので、位置ずれ量Δｙは、 Δｙ＝Ｒｂ−Ｒａ ……（２７） によって演算することができる。
【００５０】さらに上述の実施形態においては、図２に
示す４列の回折格子を用いて式（１５）及び式（１６）
で表される関係があることに着目して、式（１８）の位
置ずれ量Δｙを演算するようにしたが、これに代え、式
（１１）〜（１４）から、 Ｒｂ−Ｒａ＝Δｙ＋Ｐ ……（２８） Ｒｃ−Ｒａ＝２Ｐ ……（２９） Ｒｄ−Ｒａ＝Δｙ＋３Ｐ ……（３０） の関係を得、式（２９）及び式（３０）の左辺及び右辺
を互いに加算することによって、 （Ｒｃ−Ｒａ）＋（Ｒｄ−Ｒａ）＝Δｙ＋５Ｐ ……（３１） の関係を求め、式（２８）及び式（３１）から位置ずれ
量Δｙを Δｙ＝（−３Ｒａ＋５Ｒｂ−Ｒｃ−Ｒｄ）／４ ……（３２） として演算するようにしても良い。この場合、ノイズ成
分Ｎに対する誤差ＥＲＲ３は次の式（３３）、
示す４列の回折格子を用いて式（１５）及び式（１６）
で表される関係があることに着目して、式（１８）の位
置ずれ量Δｙを演算するようにしたが、これに代え、式
（１１）〜（１４）から、 Ｒｂ−Ｒａ＝Δｙ＋Ｐ ……（２８） Ｒｃ−Ｒａ＝２Ｐ ……（２９） Ｒｄ−Ｒａ＝Δｙ＋３Ｐ ……（３０） の関係を得、式（２９）及び式（３０）の左辺及び右辺
を互いに加算することによって、 （Ｒｃ−Ｒａ）＋（Ｒｄ−Ｒａ）＝Δｙ＋５Ｐ ……（３１） の関係を求め、式（２８）及び式（３１）から位置ずれ
量Δｙを Δｙ＝（−３Ｒａ＋５Ｒｂ−Ｒｃ−Ｒｄ）／４ ……（３２） として演算するようにしても良い。この場合、ノイズ成
分Ｎに対する誤差ＥＲＲ３は次の式（３３）、
【００５１】
【数３】
【００５２】として求めることができる。かくすれば誤
差が僅かに増えることを除いてその他の効果については
上述の場合と同様の効果を得ることができる。なお上述
においては、第１の回折格子ＭＡ１，ＭＡ２と、第２の
回折格子ＭＢ１，ＭＢ２とを互い違いに配列するように
したが、配列の順序はこれに限らず変更しても良い。
差が僅かに増えることを除いてその他の効果については
上述の場合と同様の効果を得ることができる。なお上述
においては、第１の回折格子ＭＡ１，ＭＡ２と、第２の
回折格子ＭＢ１，ＭＢ２とを互い違いに配列するように
したが、配列の順序はこれに限らず変更しても良い。
【００５３】また上述においては、本発明はウエハ上に
形成された回折格子から生ずる回折光を用いて位置ずれ
を検出するようにしたが、これに限らず広く、基板上に
形成した回折格子に適用するようにし得る。
形成された回折格子から生ずる回折光を用いて位置ずれ
を検出するようにしたが、これに限らず広く、基板上に
形成した回折格子に適用するようにし得る。
【００５４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、何等煩雑
な手間を必要とすることなく、２つの回折格子間のピッ
チ方向の相対的な位置ずれ量を高い精度で、且つ容易に
測定することができる位置ずれ計測方法、装置を実現し
得る。また本発明によると、相対的な位置ずれを計測す
べき２つの回折格子の各々から発生して周波数差Δｆで
強度変化する２つの干渉光を個別に光電検出して得られ
た光電信号の各々の位相情報を比較するので、周波数差
Δｆの２つのコヒーレント光束の干渉によって各回折格
子上に生成される干渉縞の走査位置を基準とした位置ず
れ計測が可能となり、より高い計測精度を確保すること
ができる。またレーザ光源とは別に周波数変調器を設け
たので、周波数差Δｆを光電変換器の応答性、信号処理
上の応答性等に応じて自由に設定することが可能とな
り、簡便で安定した計測処理が実現され得る。
な手間を必要とすることなく、２つの回折格子間のピッ
チ方向の相対的な位置ずれ量を高い精度で、且つ容易に
測定することができる位置ずれ計測方法、装置を実現し
得る。また本発明によると、相対的な位置ずれを計測す
べき２つの回折格子の各々から発生して周波数差Δｆで
強度変化する２つの干渉光を個別に光電検出して得られ
た光電信号の各々の位相情報を比較するので、周波数差
Δｆの２つのコヒーレント光束の干渉によって各回折格
子上に生成される干渉縞の走査位置を基準とした位置ず
れ計測が可能となり、より高い計測精度を確保すること
ができる。またレーザ光源とは別に周波数変調器を設け
たので、周波数差Δｆを光電変換器の応答性、信号処理
上の応答性等に応じて自由に設定することが可能とな
り、簡便で安定した計測処理が実現され得る。
【図１】本発明による位置ずれ計測装置の一実施例を示
すブロック図。
すブロック図。
【図２】基板上に形成された回折格子ＭＰの配置を示す
平面図。
平面図。
【図３】回折格子ＭＰから発生する回折光の振る舞いを
説明する略線図。
説明する略線図。
【図４】回折格子上に生成された干渉縞と光電変換素子
列の関係を示す略線図。
列の関係を示す略線図。
【図５】図１中の位置ずれを検出制御回路２５の詳細構
成を示すブロック図。
成を示すブロック図。
【図６】位置ずれ量の算定の説明に供する回折格子と干
渉縞との関係を示す略線図。
渉縞との関係を示す略線図。
【図７】本発明の他の実施形態による位置ずれを検出制
御回路を示すブロック図。
御回路を示すブロック図。
１……ステージ ３……対物レンズ ４……絞り ６……光電変換素子列 １１……レーザ光源 １３……ビームスプリッタ １４，１８……超音波変調器 ２５……位置ずれ検出制御回路 ＩＦ……干渉縞 ＭＡ１，ＭＡ２，ＭＢ１，ＭＢ２……回折格子
Claims (5)
- 【請求項１】 所定の第１方向にピッチを有する第１回
折格子と、前記第１方向にピッチを有するとともに前記
第１方向と交差した第２方向に前記第１回折格子と離し
て配置される第２回折格子との各々にコヒーレント光束
を照射し、前記第１、第２回折格子の各々から生じる回
折光を光電検出することによって前記第１回折格子と第
２回折格子との前記第１方向に関する相対位置ずれを計
測する方法において、 単一のレーザ光源からのレーザ光によって生成されて所
定の周波数差Δｆを有する２つのコヒーレント光束を前
記第１回折格子上に互いに異なる入射角で照射すると同
時に、前記２つのコヒーレント光束を前記第２回折格子
上に互いに異なる入射角で照射する段階と；前記２つの
コヒーレント光束の照射によって前記第１回折格子から
発生する複数の回折光同志の干渉光を光電検出して前記
周波数差Δｆに対応した周波数で強度変化する第１の光
電信号を生成するとともに、前記第２回折格子から発生
する複数の回折光同志の干渉光を光電検出して前記周波
数差Δｆに対応した周波数で強度変化する第２の光電信
号を生成する段階と；前記第１の光電信号の位相情報と
前記第２の光電信号の位相情報とを比較することによっ
て前記第１回折格子と第２回折格子との前記第１方向に
関する相対的な位置ずれ量を演算する段階とを含むこと
を特徴とする位置ずれ計測方法。 - 【請求項２】 前記位置ずれ量の算出段階は、前記第１
の光電信号を基準位相として前記第２の光電信号の位相
差を検出し、該検出された位相差を位置ずれ量に変換演
算する工程を含むことを特徴とする請求項第１項に記載
の方法。 - 【請求項３】 所定の第１方向にピッチを有する第１回
折格子と、前記第１方向にピッチを有するとともに前記
第１方向と交差した第２方向に前記第１回折格子と離し
て配置される第２回折格子との各々にコヒーレント光束
を照射し、前記第１、第２回折格子の各々から生じる回
折光を光電検出することによって前記第１回折格子と第
２回折格子との前記第１方向に関する相対位置ずれを計
測する装置において、 コヒーレントなレーザ光を射出するレーザ光源と；該レ
ーザ光源からのレーザ光を入射して、該入射レーザ光に
対して周波数がｆ１だけシフトした第１のコヒーレント
光束と周波数がｆ２だけシフトした第２のコヒーレント
光束とを射出する周波数変調手段と；前記第１、第２の
コヒーレント光束を前記第１回折格子上に互いに異なる
入射角で照射するとともに、前記第１、第２のコヒーレ
ント光束を前記第２回折格子上に互いに異なる入射角で
照射する照射光学系と；前記２つのコヒーレント光束の
照射によって前記第１回折格子から発生する複数の回折
光同志の干渉光を光電検出して、前記周波数ｆ１、ｆ２
の周波数差Δｆで強度変化する第１の光電信号を出力す
る第１光電変換手段と；前記２つのコヒーレント光束の
照射によって前記第２回折格子から発生する複数の回折
光同志の干渉光を光電検出して、前記周波数差Δｆで強
度変化する第２の光電信号を出力する第２光電変換手段
と；前記第１の光電信号と第２の光電信号との間の相対
的な位相差に基づいて前記第１回折格子と前記第２回折
格子との前記第１方向に関する相対的な位置ずれ量を計
測する計測手段とを備えたことを特徴とする位置ずれ計
測装置。 - 【請求項４】 前記周波数変調手段は、レーザ光源から
のレーザ光を周波数ｆ１、ｆ２だけシフトさせるため
に、それぞれ異なる周波数の変調信号で駆動される2つ
の超音波変調器を含むことを特徴とする請求項第３項に
記載の装置。 - 【請求項５】 前記計測手段は、前記周波数差Δｆで強
度変化する基準信号を生成する基準信号作成回路と、前
記基準信号に対する前記第1の光電信号の位相差に基づ
いて前記第１回折格子の基準位置に対する第１の位置ず
れ量を算出するとともに、前記基準信号に対する前記第
２の光電信号の位相差に基づいて前記第２回折格子の基
準位置に対する第２の位置ずれ量を算出し、前記算出さ
れた第１の位置ずれ量と第２の位置ずれ量との差に基づ
いて前記第１回折格子と前記第２回折格子との相対的な
位置ずれ量を決定する演算回路とを含むことを特徴とす
る請求項第４項に記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8023677A JP2626645B2 (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 位置ずれの計測方法、及び計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8023677A JP2626645B2 (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 位置ずれの計測方法、及び計測装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60196783A Division JPH0715368B2 (ja) | 1985-03-22 | 1985-09-05 | 位置ずれ検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08271217A JPH08271217A (ja) | 1996-10-18 |
| JP2626645B2 true JP2626645B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=12117112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8023677A Expired - Lifetime JP2626645B2 (ja) | 1996-02-09 | 1996-02-09 | 位置ずれの計測方法、及び計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2626645B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103697817A (zh) * | 2012-09-27 | 2014-04-02 | 中国航空工业第六一八研究所 | 一种基于复合光栅的新型光位移传感器及其位移补偿方法 |
-
1996
- 1996-02-09 JP JP8023677A patent/JP2626645B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08271217A (ja) | 1996-10-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |