JP2773779B2 - Displacement measuring method and displacement measuring device using diffraction grating - Google Patents

Displacement measuring method and displacement measuring device using diffraction grating

Info

Publication number
JP2773779B2
JP2773779B2 JP2076161A JP7616190A JP2773779B2 JP 2773779 B2 JP2773779 B2 JP 2773779B2 JP 2076161 A JP2076161 A JP 2076161A JP 7616190 A JP7616190 A JP 7616190A JP 2773779 B2 JP2773779 B2 JP 2773779B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
incident
phase
diffracted
measuring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2076161A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0499914A (en
Inventor
勤 宮武
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2076161A priority Critical patent/JP2773779B2/en
Publication of JPH0499914A publication Critical patent/JPH0499914A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2773779B2 publication Critical patent/JP2773779B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7065Production of alignment light, e.g. light source, control of coherence, polarization, pulse length, wavelength
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7049Technique, e.g. interferometric

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、変位測定技術に関し、特に高精度に変位を
測定する変位測定技術に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a displacement measurement technique, and more particularly to a displacement measurement technique for measuring displacement with high accuracy.

近年、半導体装置製造技術等において数nmオーダとい
うような高精度の変位測定が要求されている。本発明
は、このような高精度の変位測定も可能とするものであ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, displacement measurement with a high accuracy of the order of several nm has been required in semiconductor device manufacturing technology and the like. The present invention enables such highly accurate displacement measurement.

[従来の技術] 従来、XYステージ等の変位測定技術としてレーザ干渉
によるものが知られている。1本のレーザ光を2つのビ
ームに分割し、一方は被測定物に設けた鏡面で反射さ
せ、一定光路長を進行させた他方のビームと結合させ、
干渉させる。2つのレーザビームを ASin(wt)とASin(wt+2δ) と表わすと合成ビームは、 ASin(wt)+ASin(wt+2δ) =2ASin{(2wt+2δ)/2}・Cos(2δ/2) =2ASin(wt+δ)Cos(δ) となる。すなわち、反射鏡が△x変位するとそこを往復
する光路長は2△x変化し、波長λの光は2δ=2π
(2△x)/λ位相を変化させる。この位相変化に伴な
ってCosδの項が振動し、光の電界強度の振幅、従っ
て、光のエネルギを振動させていわゆる干渉縞を描く。
この干渉縞を検出することによって反射鏡の変位量を知
ることができる。2つの光ビームの振幅が等しければ干
渉した合成波の光強度は最大値と0との間で振動する。
この場合は、位相の判定も比較的容易である。
[Prior Art] Conventionally, a technique based on laser interference is known as a displacement measuring technique for an XY stage or the like. One laser beam is split into two beams, one of which is reflected by a mirror provided on the object to be measured, and is combined with the other beam that has traveled a constant optical path length.
Cause interference. When the two laser beams are expressed as ASin (wt) and ASin (wt + 2δ), the composite beam is ASin (wt) + ASin (wt + 2δ) = 2ASin {(2wt + 2δ) / 2} · Cos (2δ / 2) = 2ASin (wt + δ) Cos (δ). That is, when the reflecting mirror is displaced by △ x, the optical path length reciprocating there changes by 2 △ x, and the light of wavelength λ is 2δ = 2π
(2 △ x) / λ phase is changed. The term Cosδ oscillates with this phase change, and oscillates the amplitude of the electric field intensity of the light, and thus the energy of the light, to draw a so-called interference fringe.
By detecting this interference fringe, the displacement of the reflecting mirror can be known. If the amplitudes of the two light beams are equal, the light intensity of the interfering composite wave oscillates between the maximum value and zero.
In this case, it is relatively easy to determine the phase.

しかし、2つの光ビームの振幅が異なると、合成波の
光強度は最少でも0にならない。さらに外乱等により振
幅が変化すると干渉縞の光強度の最大、最少の位置の判
定が困難になり、位相の判定が困難となる。
However, if the amplitudes of the two light beams are different, the light intensity of the composite wave does not become zero at least. Further, if the amplitude changes due to disturbance or the like, it becomes difficult to determine the maximum and minimum positions of the light intensity of the interference fringes, and it is difficult to determine the phase.

半導体装置の製造プロセスにおいては、マスクとウエ
ハとの相対位置を高精度に測定する必要がある。ここ
で、ウエハ表面は酸化膜、配線層、レジスト層などが積
層され、その反射率は大きく変化する。このためウエハ
のアライメントにレーザ光干渉法を用いることは限界が
ある。
In a semiconductor device manufacturing process, it is necessary to measure a relative position between a mask and a wafer with high accuracy. Here, an oxide film, a wiring layer, a resist layer, and the like are stacked on the surface of the wafer, and the reflectance thereof greatly changes. Therefore, there is a limit in using the laser light interference method for wafer alignment.

この問題を解決する方法として光ヘテロダイン干渉が
提案されている。光ヘテロダイン干渉は波長(λ、λ
)ないし周波数(f1、f2)がわずかに異なる(λ
λ、f1≒f2)2つのレーザ光を被測定物上の回折格子
に入射し、ヘテロダイン検波同様、ビートを打つ差成分
を検出するものである。以下従来技術による光ヘテロダ
イン干渉技術の代表例を説明する。なお、これらの技術
はたとえば以下の文献に開示されている。
Optical heterodyne interference has been proposed as a method for solving this problem. Optical heterodyne interference has wavelengths (λ 1 , λ
2 ) or slightly different frequencies (f 1 , f 2 ) (λ 1
λ 2 , f 1 ≒ f 2 ) Two laser beams are made incident on a diffraction grating on the object to be measured, and a beat-difference component is detected similarly to heterodyne detection. A typical example of the conventional optical heterodyne interference technique will be described below. These techniques are disclosed in the following documents, for example.

1)1989年度精密光学会秋季大会 B66 「光ヘテロダイン干渉式高精度位置合せ法 宇根ら 2)1989年応用物理第58巻第10号 P1511(P85)〜P1512(P86) 「X線シログラフィにおける位置合せ」 鈴木ら 3)1986年度応用物理学会秋季大会 28a−ZF−10(P317) 「回折格子を用いた光ヘテロダイン干渉式位置検出法
の検討」 鈴木ら 4)特開昭63−172904号 「回折格子による位置検出方法および位置検出装置」 鈴木ら 5)特開昭62−274216号 「微小変位測定方法および微小変位測定装置」 鈴木ら 6)特開昭62−261003号 「位置合わせ方法および位置合わせ装置」 鈴木ら 7)特開昭62−58628号 「位置合わせ方法および位置合わせ装置」 鈴木ら 8)J.Vac.Sci.Technol.B6(1),Jan/Feb 1988 「An alignment system for synchrotron radiation
x−ray Lithography」 伊藤ら 9)1987年応用物理第56巻第11号 P1490(P80)〜P1494(P84) 「三つの回折格子を用いた光ヘテロダイン測定による
高精度位置合せ技術」 伊藤ら 10)SPIE Vol.773 Electron−Beam,X−ray and Ion−Be
am Lithographies V1(1987) 「A new mask−to−wafer alignment technique for
synchrotron radiation x−ray lithography」 伊藤ら 11)1986年電子通信学会 SSD86−113 「X線リソグラフィ用高精度位置合せ法」 伊藤ら 12)Japanese Journal of Applied physics Vol.25,No.
8,August,1986,pp.L684−L686 「Optical−Heterodyne Detection of Mask−to Wafe
r Displacement of Fine Alignment」 伊藤ら 13)Japanese Journal of Applied physics Vol.25,No.
6,June,1986,pp.L487−L489 「A New Interferometric Displacement−Detection
−Method for Mask−to−Wafer Alignment Using Symme
trically−Arranged Three Gratings」 伊藤ら 14)特開昭62−172203号 「相対変位測定方法」 金山ら 15)1988年度精密光学会秋季大会 E26 「ホログラフィアライメントへのヘテロダイン干渉の
応用」 山本ら 16)特開昭64−89323号 「位置合せ装置」 山下ら 17)特開昭64−82625号 「位置合せ装置」 佐藤ら 18)特開昭64−82624号 「位置合せ装置」 山口ら 19)特開昭64−82623号 「位置合せ装置」 青木ら 20)特開昭64−82622号 「位置合せ装置」 佐藤ら 21)1988年度応用物理学会春季大会 28a−H−5 「縮小投影露光装置における回折光ヘテロダイン干渉
アライメント検出方式」 片岡ら 22)1987年度応用物理学会秋期大会 18a−F−8(P427) 「ホトグラフィ法によるステッパ用ナノメータ位置検
出法(IV)」 野村ら 背景 まず、第11図(A)、(B)を参照して回折格子の基
本的性質を説明する。回折格子は一定の間隔(ピッチ
P)でたとえばY方向に平行な溝をX方向に並べたもの
であり、入射光を波長に応じた角度に分散させる機能を
有する。
1) Autumn Meeting of the Japan Society of Precision Optics 1989 B66 "Optical Heterodyne Interference High-Precision Registration Method Une et al. 2) 1989 Applied Physics Vol. 58, No. 10, P1511 (P85)-P1512 (P86)" Position in X-ray Sylography 3) Suzuki et al. 3) 1986 Autumn Meeting of the Japan Society of Applied Physics 28a-ZF-10 (P317) "Study of optical heterodyne interference type position detection method using diffraction grating" Suzuki et al. 4) JP-A-63-172904 "Diffraction "Position detection method and position detection device using lattice" Suzuki et al. 5) JP-A-62-274216 "Micro-displacement measurement method and device" Suzuki et al. 6) JP-A-62-261003 "Position alignment method and alignment" Suzuki et al. 7) JP-A-62-58628 "Positioning method and positioning apparatus" Suzuki et al. 8) J. Vac. Sci. Technol. B6 (1), Jan / Feb 1988 "An alignment system for synchrotron radiation"
x-ray Lithography ”Ito et al. 9) Applied Physics Vol. 56, No. 11, 1987, P1490 (P80)-P1494 (P84)“ High-precision alignment technology by optical heterodyne measurement using three diffraction gratings ”Ito et al. 10) SPIE Vol.773 Electron-Beam, X-ray and Ion-Be
am Lithographies V1 (1987) "A new mask-to-wafer alignment technique for
synchrotron radiation x-ray lithography ”Ito et al. 11) 1986 SSD86-113“ High-precision alignment method for X-ray lithography ”Ito et al. 12) Japanese Journal of Applied physics Vol. 25, No.
8, August, 1986, pp. L684-L686 `` Optical-Heterodyne Detection of Mask-to Wafe
r Displacement of Fine Alignment ”Ito et al. 13) Japanese Journal of Applied physics Vol. 25, No.
6, June, 1986, pp. L487-L489 `` A New Interferometric Displacement-Detection
−Method for Mask−to−Wafer Alignment Using Symme
Ito et al. 14) Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-172203, "Relative Displacement Measurement Method" Kanayama et al. 15) 1988 Autumn Meeting of Precision Optics E26 "Application of Heterodyne Interference to Holographic Alignment" Yamamoto et al. 16) No. 64-89323, "Positioning device" Yamashita et al. 17) Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-82625, "Positioning device" Sato et al. 18) Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-82624, "Positioning device" Yamaguchi et al. No. 64-82623 "Positioning device" Aoki et al. 20) JP-A-64-82622 "Positioning device" Sato et al. 21) Spring Meeting of the Japan Society of Applied Physics 28a-H-5 "Diffraction light heterodyne in reduction projection exposure equipment" Interference Alignment Detection Method ”Kataoka et al. 22) Fall Meeting of the Japan Society of Applied Physics 1987, 18a-F-8 (P427)“ Nanometer position detection method for steppers by photography (IV) ”Nomura et al. Background First, Fig. 11 (A), Referring to (B), the base of the diffraction grating The essential properties will be described. The diffraction grating is formed by, for example, arranging grooves parallel to the Y direction in the X direction at regular intervals (pitch P), and has a function of dispersing incident light at an angle corresponding to the wavelength.

垂直入射の場合を与えると、第11図(A)において入
射光線l1、l2、l3が隣接する溝において反射角θで反射
する時、反射光l11、l12、l13の光路長はPSinθづつ異
なる。この光路差PSinθが波長の整数倍である時、反射
光は強め合い、波長の(整数+1/2)倍である時反射光
は弱め合う。このようにして回折格子は光の波長分散を
行なう。隣り合う溝で反射する光線間の光路差が波長の
何倍かを回折の次数という。
Given the case of normal incidence, when the incident light rays l 1 , l 2 , and l 3 are reflected at the reflection angle θ in the adjacent grooves in FIG. 11 (A), the optical paths of the reflected lights l 11 , l 12 , and l 13 The length differs by PSinθ. When the optical path difference PSinθ is an integral multiple of the wavelength, the reflected light reinforces each other, and when the optical path difference PSinθ is (integer + 1/2) times the wavelength, the reflected light decomposes. In this way, the diffraction grating performs wavelength dispersion of light. The number of times the optical path difference between light beams reflected by adjacent grooves is equal to the wavelength is called the order of diffraction.

第11図(B)に示すように、所定波長(周波数)の光
を回折格子に垂直に入射すると、左右対称に各次数の回
折光が生じる。これを±1次、±2次、±3次…の回折
光と呼ぶ。なお、わずかに異なる周波数f1、f2を有する
る2つの可干渉光を入射した時は、ほぼ同一の方向に各
回折光が発生する。
As shown in FIG. 11 (B), when light of a predetermined wavelength (frequency) is vertically incident on the diffraction grating, diffracted light of each order is generated symmetrically. These are referred to as ± 1st order, ± 2nd order, ± 3rd order diffracted light. When two coherent lights having slightly different frequencies f 1 and f 2 are incident, each diffracted light is generated in substantially the same direction.

ところで、回折格子はX方向に周期的構造を持ち、そ
の周期はPである。回折格子自身がX方向に△x変位す
る時、回折光も変位に応じて変化する。回折格子の周期
がPであるのでPの変位によって全回折光に対して同等
の状態が生じるが、m次回折光であればP/mの変位を単
位(2π)とする周期的変位を示す。すなわち、、回折
格子が△xの変位を行なうと、m次回折光には2π・△
x/(P/m)の位相変化が生じる。この位相変化を検出で
きれば、変位を測定できる。しかし、光の周波数fは非
常に高く、その位相をそのまま検出することは容易でな
い。
Incidentally, the diffraction grating has a periodic structure in the X direction, and its period is P. When the diffraction grating itself is displaced by Δx in the X direction, the diffracted light also changes according to the displacement. Since the period of the diffraction grating is P, an equivalent state occurs for all the diffracted lights due to the displacement of P. However, in the case of the m-th order diffracted light, a periodic displacement having a displacement of P / m as a unit (2π) is shown. That is, when the diffraction grating performs a displacement of △ x, the m-th order diffracted light has 2π · △
A phase change of x / (P / m) occurs. If this phase change can be detected, the displacement can be measured. However, the frequency f of the light is very high, and it is not easy to detect the phase as it is.

ところで、周波数のわずかに異なる2つの電磁波を重
ね合わせるとその差成分をビート波として取り出すこと
ができる。すなわち周波数f1とf2=f1+△f(f1>>△
f)の2つの電磁波から周波数△fの信号を得ることが
できる。たとえば、同一振幅を有する2つの正弦波の場
合、 ASin(w1t)+ASin(w2t+2δ) =2ASin{(w1t+w2t+2δ)/2} −Cos{(w1t−w2t−2δ)/2} となり(w1−w2)の低い角振動数を持つ信号を取り出せ
る。光の場合も非常に波長(周波数)が近い2つの可干
渉光を用いることによってこのような低い周波数成分を
持つ信号を作り出すことができる。このようなわずかに
異なる波長(周波数)を有する可干渉光を発生できる光
源としてたとえば横ゼーマンレーザが知られている。横
ゼーマンレーザは、周波数f1、f2(f1≒f2)の2つの可
干渉光を偏光面を直交させて発生する。このような光源
を用いて光ヘテロダイン検波を行なえば低周波数の信号
を得ることができる。
By the way, when two electromagnetic waves having slightly different frequencies are superimposed, the difference component can be extracted as a beat wave. That is, the frequencies f 1 and f 2 = f 1 + {f (f 1 >>>>
A signal having a frequency Δf can be obtained from the two electromagnetic waves f). For example, if two sine wave having the same amplitude, ASin (w 1 t) + ASin (w 2 t + 2δ) = 2ASin {(w 1 t + w 2 t + 2δ) / 2} -Cos {(w 1 t-w 2 t- 2δ) / 2}, and a signal having a low angular frequency of (w 1 −w 2 ) can be obtained. In the case of light, a signal having such a low frequency component can be created by using two coherent lights having very similar wavelengths (frequency). As a light source capable of generating coherent light having such slightly different wavelengths (frequency), for example, a transverse Zeeman laser is known. The transverse Zeeman laser generates two coherent lights having frequencies f 1 and f 2 (f 1 ≒ f 2 ) with their polarization planes orthogonal to each other. If optical heterodyne detection is performed using such a light source, a low-frequency signal can be obtained.

この光ヘテロダイン検波と回折格子の変位による回折
光の変位を組み合わせて、低周波信号に回折格子の変位
を表わす位相変化を含ませることができれば、回折光の
検出から回折格子の変位を容易に知ることができる。
If this optical heterodyne detection can be combined with the displacement of the diffracted light due to the displacement of the diffraction grating to include a phase change representing the displacement of the diffraction grating in the low-frequency signal, the displacement of the diffraction grating can be easily known from the detection of the diffracted light. be able to.

測定したい物体に回折格子(格子ピッチP)を設け、
周波数f1、f2が異なる2つの可干渉光を回折格子に入射
すると、2つの光f1、f2について各々±n次(n=1、
2、3…N)回折光が得られる。
Provide a diffraction grating (grating pitch P) on the object to be measured,
When the frequency f 1, f 2 enters the two coherent beams of different diffraction grating, the two lights f 1, f 2 respectively ± n order (n = 1,
2, 3,... N) diffracted light is obtained.

ここで周波数f1の光についてのm次回折光と周波数f2
の光についてのn次回折光を干渉させる。得られたビー
ト信号の位相φと物体の変位量△xの間には次の関係が
成立する。
Here the next m for light of a frequency f 1 diffracted light and the frequency f 2
The n-th order diffracted light with respect to the light is caused to interfere. The following relationship is established between the obtained phase φ of the beat signal and the displacement Δx of the object.

φ=2π△x/{P/(m−n)} …(1) なお、周波数f1の光のm次回折光と周波数f2の光のn
次回折光を干渉させる場合を説明したが、周波数f1の光
のn次回折光と周波数f2の光のm次回折光を干渉させて
も同様の位相項が得られる。たとえば、1次回折光と−
1次回折光とを干渉させるとm−n=1+1=2とな
り、 φ=2π・△x/(P/2) =4π・△x/P …(2) となる。
φ = 2π △ x / {P / (m-n)} ... (1) The frequency f 1 of the light m n order diffracted light and the frequency f 2 light
Having described the case of interference-order diffracted light, obtained similar phase term also causes interference m order diffracted light of the light of light n-order diffracted light and the frequency f 2 of the frequency f 1. For example, first-order diffracted light
When it interferes with the first-order diffracted light, mn = 1 + 1 = 2, and φ = 2π · △ x / (P / 2) = 4π · △ x / P (2)

(2)式において、光ヘテロダイン計測により位相差
φが分かると物体の変位量△xは、次のように得られ
る。
In the equation (2), if the phase difference φ is known by the optical heterodyne measurement, the displacement amount Δx of the object is obtained as follows.

△x=P・φ/4π …(3) 2つの物体の相対位置を測定する場合は、各物体に回
折格子を設け、各回折格子(すなわち各物体)について
(1)式または(2)式に示す位相項を取り出し、位相
φまたは変位△xを比較することによって相対位置を求
める。
Δx = P · φ / 4π (3) When measuring the relative position of two objects, a diffraction grating is provided on each object, and the expression (1) or (2) is applied to each diffraction grating (that is, each object). Is obtained, and the relative position is obtained by comparing the phase φ or the displacement Δx.

以上の原理を応用した測定方法は次に示す4つのタイ
プに分類される。
The measuring methods applying the above principle are classified into the following four types.

従来例1 1. 1原理 第12図に検出光学系を示す。ゼーマンレーザ51からゼ
ーマンレーザ周波数(f1、f2)が異なる2つの光をハー
フミラー59、レンズ52を介してウエハ上の回折格子53
(ピッチP)に入射し、反射回折してきた周波数がf1
+1次回折光と周波数がf2の−1次回折光をレンズ52、
ミラー54、空間フィルタ55、偏光器56等を介して干渉さ
せてスリット57を介してホトマル(光電子増倍管)58に
受光させる。
Conventional Example 1.1 Principle FIG. 12 shows a detection optical system. Two light beams having different Zeeman laser frequencies (f 1 , f 2 ) are transmitted from the Zeeman laser 51 through the half mirror 59 and the lens 52 to the diffraction grating 53 on the wafer.
Enters the (pitch P), the -1st-order diffracted light of the + 1st order diffracted light and the frequency of the frequency has been reflected diffracted f 1 is f 2 lens 52,
The light is caused to interfere by a mirror 54, a spatial filter 55, a polarizer 56 and the like, and is received by a photomultiplier (photomultiplier tube) 58 through a slit 57.

なお、図中60と61はレンズを示す。光源であるゼーマ
ンレーザ51から偏光器56までの間は周波数f1の光と周波
数f2の光とは互いに直交した独立の関係にあり、偏光器
56はこれらの2つの光ビームの電気ベクトルに対し、45
゜の角度に挿入され、2つの光ビームを重ね合わせ干渉
させる。
In the figures, reference numerals 60 and 61 indicate lenses. Between the Zeeman laser 51 is a light source to the polarizer 56 is in the independent relationship mutually orthogonal to the light of the light and the frequency f 2 of the frequency f 1, polarizer
56 is 45 for the electric vector of these two light beams.
Is inserted at an angle of ゜ and the two light beams overlap and interfere.

生じたビート信号(ウエハビート信号)の位相差φw
と別に周波数f1と周波数f2の干渉光を直接干渉させて得
た基準ビート信号の位相差φoを光ヘテロダイン測定
し、両位相の差を比較することにより、ウエハ回折光子
の変位量△xを計測する。
Phase difference φw of generated beat signal (wafer beat signal)
Separately, the phase difference φo of the reference beat signal obtained by directly interfering the interference light having the frequency f 1 and the frequency f 2 is optically heterodyne-measured, and the difference between the two phases is compared to obtain the displacement Δx of the wafer diffraction photon. Is measured.

ここで、±1次回折光の干渉により生じたウエハから
のビート強度Iwは(4)式により、また基準ビート信号
の強度変化Ioは(5)式により表わせる。
Here, the beat intensity Iw from the wafer caused by the interference of the ± 1st-order diffracted light can be expressed by equation (4), and the intensity change Io of the reference beat signal can be expressed by equation (5).

Iw=Aexp[i{2π(f1−f2)t+4π・x/P}] …(4) Io=Bexpi[{2π(f1−f2)t}] …(5) ただし、A、Bは振幅を表わす定数、xは回折格子の
位置である。(4)、(5)式において、位相φw、φ
oは次式(6)、(7)によって表わされる。
Iw = Aexp [i {2π ( f 1 -f 2) t + 4π · x / P}] ... (4) Io = Bexpi [{2π (f 1 -f 2) t}] ... (5) However, A, B Is a constant representing the amplitude, and x is the position of the diffraction grating. In equations (4) and (5), the phases φw, φ
o is represented by the following equations (6) and (7).

φw=4π・x/P …(6) φo=0 …(7) (6)、(7)式は、基準ビート信号に対して、ウエ
ハビート信号の位相φwが4π・x/Pだけ変化している
ことを示している。(6)、(7)式より、ウエハの位
置x、従って変位量△xは(8)式で求められる。
φw = 4π · x / P (6) φo = 0 (7) In equations (6) and (7), the phase φw of the wafer beat signal changes by 4π · x / P with respect to the reference beat signal. It indicates that From the equations (6) and (7), the position x of the wafer, that is, the displacement △ x, is obtained by the equation (8).

φw−φo=4π・x/P ∴x=φw・P/4π …(8) なお、マスクないしレチクル上に回折格子を設け、こ
こにも周波数f1、f2の可干渉光を入射して、周波数f1
1次回折光と周波数f2の−1次回折光を得て、これらを
干渉させて得たビート信号を基準信号としてもよい。こ
の場合基準信号の位相項をφmとすると、 φw−φm=4π△x/P △x=(φw−φm)・P4π となる。ただし△xはウエハの相対位置を示す。
φw−φo = 4π · x / P ∴x = φw · P / 4π (8) A diffraction grating is provided on a mask or a reticle, and coherent light having frequencies f 1 and f 2 is incident on the diffraction grating. to give the -1 order diffracted light 1 order diffracted light and the frequency f 2 of the frequency f 1, may be used as the reference signal a beat signal obtained by the interference of these. In this case, assuming that the phase term of the reference signal is φm, φw−φm = 4π / x / P Δx = (φw−φm) · P4π Here, Δx indicates the relative position of the wafer.

1. 2問題点 (1).第12図において±1次光に光路差(△l)が生
じると、(6)式で表わされるビート信号の位相が4π
・△l/pだけ変化し、検出誤差となる。
1.2 Problems (1). In FIG. 12, when an optical path difference (△ 1) occurs in the ± first order light, the phase of the beat signal represented by the equation (6) becomes 4π.
・ Changes by Δl / p, resulting in a detection error.

すなわち、第13図に示す様に、光路差△lにより周波
数f1の+1次回折光の位相に対して周波数f2の−1次回
折光の位相がずれた状態で干渉するため、生じるビート
光の位相が4π△l/pずれてしまう。
That is, as shown in FIG. 13, to interfere in a state of -1 shifted the phase of the diffracted light of the frequency f 2 with respect to the + 1st order diffracted light of the phase of the frequency f 1 by the optical path difference △ l, the resulting beat light The phase is shifted by 4π △ l / p.

これを(4)式および(6)式の上で表わすと(9)
式、(10)式となる。
This can be expressed on equations (4) and (6) as (9)
Equation (10) is obtained.

I′w=Aexp[i{2π(f1−f2)t−4π ・x/P+4π△l/p}] =Aexp[i{2π(f1−f2)t+ (4π/P)(x+△l)}] …(9) φ′w=4π/P(x+△l) …(10) (2).光路分岐により、外乱の影響を受ける。±1次
回折光の光路が分岐しているため、その間の空気中の屈
折率のゆらぎ等による外乱の影響を受ける。なお、この
従来例の詳細については、たとえば文献21)を参照され
たい。
I′w = Aexp [i {2π (f 1 −f 2 ) t−4π · x / P + 4π △ l / p}] = Aexp [i {2π (f 1 −f 2 ) t + (4π / P) (x + Δl)}] (9) φ′w = 4π / P (x + Δl) (10) (2). The optical path branch is affected by disturbance. Since the optical path of the ± 1st-order diffracted light is branched, it is affected by disturbance due to fluctuations in the refractive index in the air during that time. For details of this conventional example, see, for example, Reference 21).

従来例2 2. 1原理 第14図に検出系の構成を示す。マスク66、ウエハ67に
同一ピッチPの回折格子68、69を設けておき、両回折格
子の±1次回折の方向から周波数(f1、f2)が異なる2
つの光を同一のビームスポット位置71に同時に入射し、
同一経路上に反射回折して来る周波数が異なる±1次回
折光を干渉させ、ビート信号を形成する。ビートスポッ
ト71内にはメンブレン窓72を設けておき、その下のウエ
ハ回折格子69を露出する。このウエハ回折格子69で反射
回折してくる周波数が異なる±1次回折光も干渉させ、
他のビート信号を形成する。マスクおよびウエハそれぞ
れからのビート信号の位相を別々に計測し、両方の位相
を比較することによりマスク、ウエハ間の相対変位量を
求める。
Conventional Example 2.2.1 Principle Fig. 14 shows the configuration of the detection system. The diffraction gratings 68 and 69 having the same pitch P are provided on the mask 66 and the wafer 67, and the frequencies (f 1 , f 2 ) are different from the ± 1st-order diffraction directions of both diffraction gratings.
Light simultaneously incident on the same beam spot position 71,
A ± 1st-order diffracted light having different frequencies reflected and diffracted on the same path interferes to form a beat signal. A membrane window 72 is provided in the beat spot 71, and the wafer diffraction grating 69 thereunder is exposed. The ± 1st-order diffracted lights having different frequencies reflected and diffracted by the wafer diffraction grating 69 also interfere with each other,
Form another beat signal. The phase of the beat signal from each of the mask and the wafer is separately measured, and the phases are compared to determine the relative displacement between the mask and the wafer.

従来例2においては、従来例1で示した問題点を解決
している。すなわち、光路差△lによる位置誤差は生じ
てない。そのことを次に説明する。±N次の対称な角度
から入射する時の周波数f1の光と周波数f2の光の位相差
をφEとおく。
The conventional example 2 solves the problem shown in the conventional example 1. That is, there is no position error due to the optical path difference Δl. This will be described below. Put the φE a phase difference of light of the light and the frequency f 2 of the frequency f 1 when incident from ± N following symmetrical angles.

マスク回折格子68により合成されたビート光の強度IM
は(12)式により表わされる。
Beat light intensity IM synthesized by mask diffraction grating 68
Is represented by equation (12).

IM=Aexp[i{2π(f1−f2)+φM+φE}] …(12) ただし、Aは振幅、φMは(13)式により表わされる
マスク回折格子の変位xMによる位相変化を表わす。
IM = Aexp [i {2π ( f 1 -f 2) + φM + φE}] ... (12) However, A is the amplitude, .phi.M represents the phase change due to displacement xM mask diffraction grating represented by equation (13).

φM=4π・xm/P …(13) 同様にウエハ回折格子69により合成されたビート光の
強度IWは(14)式により表わされる。
φM = 4π · xm / P (13) Similarly, the intensity IW of the beat light synthesized by the wafer diffraction grating 69 is expressed by equation (14).

Iw=Aexp[i{2π(f1−f2)+φw+φE}] …(14) φw=4π・xw/P …(15) ただし、xwはウエハ回折格子の変化を表わす。(13)
式、(14)式より、マスク回折格子とウエハ回折格子か
ら得られる両ビート信号の位相差△φは(16)式で表わ
される。
Iw = Aexp [i {2π ( f 1 -f 2) + φw + φE}] ... (14) φw = 4π · xw / P ... (15) However, xw represents a change in the wafer diffraction grating. (13)
From equation (14), the phase difference Δφ between both beat signals obtained from the mask diffraction grating and the wafer diffraction grating is expressed by equation (16).

△φ=φM−φW =4π・xM/P−4π・xW/P =(4π/P)・(xM−xW) …(16) (16)式から明らかなように、位相差△φを測定する
ことはマスクとウエハの相対変化を求めていることに等
しい。さらに、位相差△φの中には、入射時f1とf2の間
で生じた位相差φEが含まれていない。これは、回折格
子に対して対称な方向から入射することで(12)式、
(14)式で表わされるマスクおよびウエハからのビート
信号に、同じ位相差φEが生じるため、両者の位相差△
φをとると(16)式でわかるように消去されるためであ
る。また、(12)式、(14)式で表わされるマスクとウ
エハのビート信号はギャップとは全く関係していないた
めに、両者のギャップについてはf1、f2の光が重なり会
う領域において自由に設定することが可能となる。
Δφ = φM−φW = 4π · xM / P−4π · xW / P = (4π / P) · (xM−xW) (16) As is apparent from equation (16), the phase difference Δφ is measured. Doing this is equivalent to obtaining the relative change between the mask and the wafer. Further, in the phase difference △ phi does not include a phase difference φE generated between incident at f 1 and f 2. This is because the light is incident from a direction symmetrical with respect to the diffraction grating,
Since the same phase difference φE occurs in the beat signal from the mask and the wafer expressed by the equation (14), the phase difference 両 者 E between the two is obtained.
This is because when φ is taken, it is erased as can be seen from equation (16). Also, since the beat signals of the mask and the wafer expressed by the equations (12) and (14) have no relation to the gap at all, the gap between the two is free in the region where the lights of f 1 and f 2 overlap. Can be set.

2. 2問題点 (1).装置構成が複雑である。2.2 Problems (1). The device configuration is complicated.

第15図に本方式によってマスクとウエハとの間の1方
向の相対変位を検出するための基本構成を示す。
FIG. 15 shows a basic configuration for detecting a relative displacement in one direction between a mask and a wafer by this method.

SORアライナーのマスク66の下のウエハ67が配置さ
れ、それぞれに回折格子68、69が形成されている。ま
た、マスク66にはメンブレン窓72が設けられ、ウエハ67
上の回折格子69を露出している。変位測定装置は、ゼー
マンレーザ51と、ゼーマンレーザ51から発射される周波
数f1および周波数f2の直交する2つの光ビームを偏光に
よって分離する偏光ビームスプリッタ75を含む。
A wafer 67 is placed below the SOR aligner mask 66, and diffraction gratings 68 and 69 are formed on each of them. The mask 66 is provided with a membrane window 72, and the wafer 67
The upper diffraction grating 69 is exposed. Displacement measuring apparatus includes a Zeeman laser 51, a polarization beam splitter 75 for separating the two light beams orthogonal frequency f 1 and frequency f 2 are emitted from the Zeeman laser 51 by the polarization.

偏光ビームスプリッタ75によって、周波数f1の光は直
進し、周波数f2の光は反射される。反射された周波数f2
の光は、ミラー76、77によって反射され、マスク回折格
子68およびウエハ回折格子69上に入射する。また、直進
した周波数f1の光はミラー78によって反射され、同様に
マスク回折格子68およびウエハ回折格子69上に入射す
る。これらの周波数f1の光と周波数f2の光はそれぞれ±
1次回折光の方向から入射し、0次回折方向に反射・回
折する。この反射・回折した光はミラー79によって反射
され、偏光板93によってビート信号を形成し、フォトダ
イオード80、81によって検出される。フォトダイオード
80、81からの信号は位相器82に供給され、位相器82から
アライメントコントローラ94に制御信号が送られる。ア
ライメントコントローラ94はマスク66とウエハ67との相
対位置を制御する。なお、周波数f1の光と周波数f2の光
が±1次方向から左右対称に入射しているので、マスク
66とウエハ67との間のギャップによって検出信号は変化
しない。
By the polarization beam splitter 75, the light of the frequency f 1 is straight, the light of the frequency f 2 is reflected. Reflected frequency f 2
Is reflected by mirrors 76 and 77 and is incident on mask diffraction grating 68 and wafer diffraction grating 69. Also, light straight frequencies f 1 is reflected by the mirror 78, similarly incident on the mask gratings 68 and wafer grating 69. Each light light and the frequency f 2 of these frequencies f 1 ±
The light enters from the direction of the first-order diffracted light, and is reflected and diffracted in the zero-order diffraction direction. The reflected and diffracted light is reflected by the mirror 79, forms a beat signal by the polarizing plate 93, and is detected by the photodiodes 80 and 81. Photodiode
The signals from 80 and 81 are supplied to a phase shifter 82, and a control signal is sent from the phase shifter 82 to an alignment controller 94. The alignment controller 94 controls a relative position between the mask 66 and the wafer 67. Incidentally, the light of the light and the frequency f 2 of the frequency f 1 is incident symmetrically from ± 1-order direction, the mask
The detection signal does not change due to the gap between 66 and wafer 67.

なお、ミラー76で反射された周波数f2の信号をビーム
スプリッタ86で分割し、ミラー87、88によって反射し
て、2次回折光の方向から入射させ、周波数f1のレーザ
光の+1次回折光と干渉させてミラー89によって反射さ
せ、フォトダイオード90、91で検出すれば、周波数f1
光と周波数f2の光が左右非対称な形で入射するので、検
出信号はマスク66とウエハ67との間のギャップによって
変化する。この信号を利用することによりマスク66とウ
エハ67との間のギャップを検出することができる。
Incidentally, a signal of a frequency f 2 that is reflected by the mirror 76 is divided by the beam splitter 86, is reflected by the mirror 87 and 88, 2 is incident from the direction of the diffracted light, and + 1st-order diffracted light of the laser light of frequency f 1 interference is caused by the reflection by the mirror 89, by detecting a photodiode 90 and 91, the light of the light and the frequency f 2 of the frequency f 1 is incident in asymmetrical form, the detection signal of the mask 66 and the wafer 67 It depends on the gap between them. Using this signal, the gap between the mask 66 and the wafer 67 can be detected.

アライメントシステムは、最低三系統の光学系を構成
すれば、相対位置ずれおよびギャップの6軸アライメン
トサーボ制御が可能となる。
If at least three optical systems are configured in the alignment system, six-axis alignment servo control of relative displacement and gap can be performed.

しかしながら、第15図に示すような構成を三系統準備
すると装置の構成はかなり複雑なものとなってしまう。
However, if three systems as shown in FIG. 15 are prepared, the structure of the apparatus becomes considerably complicated.

(2).測定方向以外の方向における物体の角度の変化
が測定方向の検出精度に影響を与える。
(2). A change in the angle of the object in a direction other than the measurement direction affects the detection accuracy in the measurement direction.

第16図に、入射系に対して、回折格子が傾いた様子を
示す。本方式は対称とする面の法線に対して左右対称な
方向から光を入射させている。面が角度θ傾いた場合に
は、垂直入射光に対して±1次光の方向であった方向
が、ずれた方向となってしまっているので、回折格子で
反射回折した光は、同一方向には進行せず空間内で分離
してしまう。このため、場合によっては干渉ビート光が
生じない状態が起きてしまう。
FIG. 16 shows a state in which the diffraction grating is inclined with respect to the incident system. In this method, light is incident from a direction symmetrical with respect to a normal line of a symmetrical surface. When the surface is tilted by an angle θ, the direction that was the direction of ± 1st order light with respect to the vertically incident light is now shifted, so that the light reflected and diffracted by the diffraction grating is in the same direction. Does not proceed and separates in space. For this reason, in some cases, a state where no interference beat light is generated occurs.

(3).回折格子の非対称性が検出誤差を発生させる。(3). The asymmetry of the diffraction grating causes a detection error.

第17図に非対称形状の回折格子の断面形状を例示す
る。回折格子に非対称な形状があると、+n次回折光と
−n次回折光の間で位相遅れが生じることが、明らかに
されている(例えば文献22)参照)。したがって、回折
格子に非対称な形状があると、+1次回折光と−1次回
折光の干渉ビート光の位相差をヘテロダイン測定する上
述の従来例2の技術において、同様な位相遅れが含まれ
るため、測定誤差が生じる。
FIG. 17 illustrates a cross-sectional shape of an asymmetrical diffraction grating. It has been clarified that if the diffraction grating has an asymmetric shape, a phase lag occurs between the + n-order diffracted light and the -n-order diffracted light (for example, see Reference 22). Therefore, if the diffraction grating has an asymmetrical shape, a similar phase delay is included in the above-described prior art 2 technique for heterodyne measurement of the phase difference between the interference beat light of the + 1st-order diffracted light and the −1st-order diffracted light. An error occurs.

従来例3 3. 1原理 第18図に原理的構成図を示す。基本的には従来例2と
同様に垂直入射光に対する±1次回折光の方向から光を
入射させ、0次光の方向から回折、干渉した出力光を得
る方式である。
Conventional example 3.3.1 Principle Fig. 18 shows the basic configuration diagram. Basically, as in Conventional Example 2, light is incident from the direction of ± 1st-order diffracted light with respect to the vertically incident light, and output light diffracted and interfered from the 0th-order light is obtained.

図において、ゼーマンレーザ51から直交する周波数f1
の光と周波数f2の光を発射させ、基準回折格子101に入
射し、回折して出射する±1次光の2つの光を利用す
る。これら2つの光のうち、一方はλ/2板102を通して
位相を変換し、フーリエレンズ103、空間フィルター10
4、フーリエレンズ105を介して、2つの光ビームとして
位置ずれ検出用回折格子106に入射する。位置ずれ検出
用回折格子106から反射回折した出力光を中間角度に配
置した偏光板107を通して互いに干渉させ、ホトディテ
クタ108で検出する。なお、図中下部に光の進行方向に
垂直な2方向の光成分をベクトル的に表示してある。
In the figure, orthogonal frequency f 1 from Zeeman laser 51
And the light of frequency f 2 are emitted, and two lights of ± first-order light which enter the reference diffraction grating 101, diffract and emit the light are used. One of these two lights converts the phase through the λ / 2 plate 102, and the Fourier lens 103, the spatial filter 10
4. Through the Fourier lens 105, the light beam enters the diffraction grating 106 for detecting displacement as two light beams. The output lights reflected and diffracted from the misalignment detection diffraction grating 106 interfere with each other through a polarizing plate 107 arranged at an intermediate angle, and are detected by a photodetector 108. In the lower part of the figure, light components in two directions perpendicular to the traveling direction of light are displayed as vectors.

本方式においては、フーリエレンズを用いて±1次光
を同時に扱うため、ミラー等の光学部材が省略でき、構
成が簡単になっている。
In this method, since the ± first-order light is simultaneously treated using the Fourier lens, optical members such as mirrors can be omitted, and the configuration is simplified.

また、従来例2では2つの物体間の位相差により相対
変位を計測したが、従来例3ではみかけ上、入射光路中
に設けた回折格子(基準回折格子101)の位置に対して
位置ずれ検出用回折格子を設けた物体の相対変位が求ま
る形になっている。複数の物体を配置してそれらの相対
変位を求めることもできる。原理的には従来例2と同様
であり、光路差による位相誤差は生じない。また、従来
例2と比較したとき、入射光学系における光路分岐が少
なく、装置の安定性に優れる。
In the second conventional example, the relative displacement was measured based on the phase difference between the two objects. In the third conventional example, apparently, the displacement was detected with respect to the position of the diffraction grating (reference diffraction grating 101) provided in the incident optical path. The relative displacement of the object provided with the diffraction grating is determined. It is also possible to arrange a plurality of objects and determine their relative displacement. In principle, this is the same as in Conventional Example 2, and no phase error occurs due to the optical path difference. Further, as compared with Conventional Example 2, the number of optical path branches in the incident optical system is small, and the stability of the device is excellent.

3. 2問題点 (1).第19図に1軸方向の相対変位を測定するための
基本構成を示す。ゼーマンレーザ51の出射光の光軸上に
ビームエキスパンダ110が配置されている。ビームエキ
スパンダ110でビーム径を拡げられた光は、ミラー111、
112を介して基準回折格子101に入射される。基準回折格
子101によって回折された2つの回折光は、その一方は
λ/2板102を介し、他方はそのままフーリエレンズ103に
入射し、空間フィルター104、他のフーリエレンズ105を
介して集束しつつマスク114、ウエハ115に入射する。マ
スク114、ウエハ115上には、それぞれ回折格子が設けら
れている。これらの回折格子によって反射回折された出
力光は、結像レンズ116、偏光板107を介して光検出系に
導かれる。2つの光を分離するためにナイフエッジ118
が光路上に配置されている。ナイフエッジによって反射
された一方の光はミラー119を介して、ホトマル108bに
入射し、他方の光は直接ホトマル108aに入射する。これ
らのホトマル108a、108bの出力信号はバンドパスフィル
ター121a、121bを介して位相計122に供給され、位相信
号はパソコン等の制御装置124によって処理され、ウエ
ハ115の駆動装置であるピエゾ素子125を駆動してウエハ
115の位置を制御する。
3.2 Problems (1). FIG. 19 shows a basic configuration for measuring a relative displacement in one axis direction. A beam expander 110 is arranged on the optical axis of the light emitted from the Zeeman laser 51. The light whose beam diameter has been expanded by the beam expander 110 is
The light enters the reference diffraction grating 101 via 112. One of two diffracted lights diffracted by the reference diffraction grating 101 passes through the λ / 2 plate 102 and the other enters the Fourier lens 103 as it is, and is focused through the spatial filter 104 and the other Fourier lens 105. The light enters the mask 114 and the wafer 115. Diffraction gratings are provided on the mask 114 and the wafer 115, respectively. The output light reflected and diffracted by these diffraction gratings is guided to the photodetection system via the imaging lens 116 and the polarizing plate 107. Knife edge 118 to separate the two lights
Are arranged on the optical path. One light reflected by the knife edge is incident on the photomultiplier 108b via the mirror 119, and the other light is directly incident on the photomultiplier 108a. The output signals of these photomultipliers 108a and 108b are supplied to a phase meter 122 via band-pass filters 121a and 121b, and the phase signals are processed by a control device 124 such as a personal computer. Drive the wafer
Control 115 positions.

従来例3と比較すれば構成が簡単になっているが、そ
れでも全光学系中には複数のミラーやレンズを含む構成
となっており、より簡単な構成によって変位を測定する
ことが望まれる。
Although the configuration is simpler than that of the conventional example 3, the entire optical system still includes a plurality of mirrors and lenses, and it is desired to measure the displacement with a simpler configuration.

(2).測定方向以外の方向における物体の傾きが測定
方向の検出精度に影響を与える。従来例2と同様に、マ
スクないしウエハが傾くと計測精度に影響を与える。
(2). The inclination of the object in a direction other than the measurement direction affects the detection accuracy in the measurement direction. As in the conventional example 2, if the mask or the wafer is tilted, the measurement accuracy is affected.

(3).回折格子の非対称性が検出誤差となる。(3). The asymmetry of the diffraction grating causes a detection error.

従来例2と同様に、回折格子の対称的な方向から入射
光を供給し、中央から出力光を得ているため、回折格子
の非対称性形状により、+1次回折光と−1次回折光の
間で位相差が生じる。これが測定誤差の原因となる。な
お、この従来例3の詳細は、例えば上述の文献15)、1
8)を参照されたい。
Since the incident light is supplied from the symmetrical direction of the diffraction grating and the output light is obtained from the center similarly to the conventional example 2, the symmetrical shape of the diffraction grating causes a difference between the + 1st-order diffraction light and the −1st-order diffraction light. A phase difference occurs. This causes a measurement error. The details of the conventional example 3 are described in, for example, the above-mentioned literature 15), 1
Please refer to 8).

従来例4 4. 1原理 第20図に原理的構成を示す。マスク131の上に同一ピ
ッチの2つの回折格子133a、133bを離して配置する。マ
スク131の下に配置するウエハ132には、回折格子134を
設け、マスク131の2つの回折格子133a、133bの中間の
位置に配置する。マスク131上の回折格子133a、133b
は、入射光を回折させ、ウエハ132上の回折格子134に入
射させるためのものである。図中uは入射光を表わし、
u(−1)は入射光が回折格子133で回折された−1次
回折光であることを示す。同様にu(1)は入射光が回
折格子133で+1次方向に回折された入射光であること
を示す。また、u(−1、2)は入射光が回折格子133
で−1次方向に回折され、次に回折格子134で+2次方
向に回折された光であることを示す。同様にu(1、−
1)は入射光がマスク131上の回折格子133で1次方向に
回折され、次にウエハ132上の回折格子134で−1次方向
に回折された光であることを示す。回折格子134のピッ
チを回折格子133のピッチの1.5倍にすると、図示のよう
に図中右側から回折格子134に入射し、回折したu(−
1、2)と左側から回折格子134に入射し、回折したu
(1、−1)とが同一方向に進む。これと対照的にu
(−1、1)とu(1、−2)とが同一方向に進む。こ
れらの同一方向に進む回折光を偏光板136、137を介して
干渉させ、光検出器138で検出することによりビート信
号を得ることができる。
Conventional example 4.4.1 Principle Fig. 20 shows the basic configuration. On the mask 131, two diffraction gratings 133a and 133b having the same pitch are arranged apart from each other. A diffraction grating 134 is provided on a wafer 132 disposed below the mask 131, and is disposed at a position intermediate between the two diffraction gratings 133a and 133b of the mask 131. Diffraction gratings 133a and 133b on mask 131
Is for diffracting the incident light and making it incident on the diffraction grating 134 on the wafer 132. In the figure, u represents incident light,
u (-1) indicates that the incident light is the -1st-order diffracted light diffracted by the diffraction grating 133. Similarly, u (1) indicates that the incident light is the incident light diffracted in the + 1st order by the diffraction grating 133. U (-1, 2) indicates that the incident light is
Indicates that the light is diffracted in the −1 order direction and then diffracted in the +2 order direction by the diffraction grating 134. Similarly, u (1,-
1) indicates that the incident light is light that has been diffracted in the primary direction by the diffraction grating 133 on the mask 131 and then diffracted in the −1 order by the diffraction grating 134 on the wafer 132. When the pitch of the diffraction grating 134 is set to 1.5 times the pitch of the diffraction grating 133, as shown in FIG.
1, 2) and u incident on the diffraction grating 134 from the left side and diffracted
(1, -1) proceed in the same direction. In contrast, u
(-1, 1) and u (1, -2) travel in the same direction. A beat signal can be obtained by causing these diffracted lights traveling in the same direction to interfere with each other via the polarizing plates 136 and 137 and detecting them with the photodetector 138.

また、偏光板141、142および光検出器143、144は、回
折格子133、134で高次方向に回折された光を受けて、マ
スク131とウエハ132の間の距離したがって、マスク131
とウエハ132の傾きを検出するための系である。
Further, the polarizing plates 141 and 142 and the photodetectors 143 and 144 receive the light diffracted in the higher order by the diffraction gratings 133 and 134, and the distance between the mask 131 and the wafer 132, and therefore, the mask 131
And a system for detecting the inclination of the wafer 132.

光検出器138、139で受光した光強度Is1とIs2によっ
て、マスク131とウエハ132との相対的変位を検出する原
理を以下により詳細に説明する。
By the light intensity Is 1 and Is 2 received by the photodetector 138 and 139, the principle of detecting the relative displacement between the mask 131 and wafer 132 will be described in more detail below.

2つのビート信号Is1、Is2は次のプロセスにより生じ
る。Is1は2つの回折光u(1、−1)とu(−1、
2)の合成波において異なる2つの周波数f1とf2の合成
波の干渉により生じる。ここで、u(1、−1)は、マ
スク回折格子による+1次回折光がウエハ回折格子で−
1次回折した光を示す。
The two beat signals Is 1 and Is 2 are generated by the following process. Is 1 has two diffracted lights u (1, −1) and u (−1,
Caused by the interference of the composite wave of the two different frequencies f 1 and f 2 in the synthesis wave 2). Here, u (1, -1) indicates that + 1st-order diffracted light by the mask diffraction grating is-by the wafer diffraction grating.
1 shows light diffracted in the first order.

周波数f1、f2による合成波V1、V2は(17)、(18)式
により表わされる。
Frequency f 1, the composite wave V 1 by f 2, V 2 is (17), represented by equation (18).

V1=[u(1、−1)+u(−1、2)] =C1exp{i(w1t−△)} …(17) 同様に V2=C2exp{i(w2t−△)} …(18) ただし、w1=2πf1、w2=2πf2=tan-1{Sin2δ/(α+Cos2δ)} △=tan-1{Sin2δ/(β+Cos2δ)} c1=(1+α+2αCos2δ)1/2 c2=(1+β+2βCos2δ)1/2 α、βはf1、f2に対する回折効率を表わす。V 1 = [u (1, −1) + u (−1,2)] = C 1 exp {i (w 1 t− △ 1 )} (17) Similarly, V 2 = C 2 exp {i (w 2 t− △ 2 )} (18) where w 1 = 2πf 1 , w 2 = 2πf 2 11 = tan -1 {Sin2δ / (α + Cos2δ)} 2 = tan- 1 Sin2δ / (β + Cos2δ)} c 1 = (1 + α 2 + 2αCos2δ) 1/2 c 2 = (1 + β 2 + 2βCos2δ) 1/2 α, β represents the diffraction efficiency for f 1, f 2.

(17)、(18)よりビート信号Is1は(19)式で表わ
される。
(17), the beat signal Is 1 from (18) is expressed by the equation (19).

Is1=(V1+V2 =ACos{(w1−w2)t−(△−△)}…(19) 同様にしてビート信号Is2は(20)式で表わせる。Is 1 = (V 1 + V 2 ) 2 = ACos {(w 1 −w 2 ) t− (△ 1 − △ 2 )} (19) Similarly, the beat signal Is 2 can be expressed by equation (20).

Is2=ACos{(w1−w2)t+(△−△)} …(20) (19)、(20)よりIs1とIs2の位相差△φは(21)式
で表わされる。
Is 2 = ACos {(w 1 −w 2 ) t + (△ 1 − △ 2 )} (20) From (19) and (20), the phase difference Δφ between Is 1 and Is 2 is expressed by equation (21). It is.

△φ=−(△−△)−(△−△) =−2(△−△) 2tan-1[(α−β)Sin2δ/{(1+αβ+ (α+β)Cos2δ}] …(21) (21)式で表わされる位相差△φは相対変位δ=0の
時0となる。
Δφ = − (△ 1 − △ 2 ) − (△ 1 − △ 2 ) = − 2 (△ 1 − △ 2 ) 2tan -1 [(α-β) Sin2δ / {(1 + αβ + (α + β) Cos2δ}] (21) The phase difference Δφ expressed by the equation (21) becomes zero when the relative displacement δ = 0.

4. 2問題点 (1).入射光軸と位相情報を持つ回折光を生じる第1
の物体(第20図においてマスク131)の直交度の変化が
検出誤差となる。
4.2 Problems (1). First to generate diffracted light with incident optical axis and phase information
The change in the orthogonality of the object (mask 131 in FIG. 20) is a detection error.

第20図の構成において、マスク131に垂直に入射する
光が回折格子133a、133bで回折され、±1次光が回折格
子134に入射する構成としているため、マスク131が入射
光に対して傾くと±1次光の方向も傾いてしまう。第21
図にこのマスク131が入射光の方向に対して傾いた状態
を図示する。
In the configuration shown in FIG. 20, light perpendicularly incident on the mask 131 is diffracted by the diffraction gratings 133a and 133b, and ± first-order light is incident on the diffraction grating 134, so that the mask 131 is inclined with respect to the incident light. And the directions of ± 1st order light are also inclined. 21st
The figure shows a state where the mask 131 is inclined with respect to the direction of the incident light.

入射光軸がマスク面に対してθ傾くと、同位相で進
み、マスク回折格子にA点、B点の位置で透過回折され
て±1次光を生じていた状態がA点とC点で透過回折す
る状態に変化する。
When the incident optical axis is inclined with respect to the mask plane by θ, the phase advances at the same phase, and is transmitted and diffracted at the positions of points A and B on the mask diffraction grating to generate ± 1st order light at points A and C. The state changes to transmission diffraction.

つまり、入射点がB点からC点に移動することによ
り、B点で入射回折された光の位相に対してC点で入射
回折された光の光路長は約Sθだけずれることになる。
That is, when the incident point moves from the point B to the point C, the optical path length of the light incident and diffracted at the point C is shifted by about Sθ with respect to the phase of the light incident and diffracted at the point B.

この光路長Sθによる変位検出誤差εは(22)式で表
わされる。
The displacement detection error ε due to the optical path length Sθ is expressed by equation (22).

ε=θ・S・d1/2λ …(22) (2).測定方向以外の方向における物体の姿勢の変化
が測定方向における検出精度に影響を与える。すなわ
ち、第20図の構成においては、マスク131とウエハ132の
平行度の変化が検出精度に影響を与えることになる。次
にマスク131に対してウエハ132が相対的に傾いた場合を
考える。マスク131上の回折格子133によって回折された
光が傾いたウエハ132上の回折格子134に入射すると、本
来反射・回折すべき方向からずれた方向に回折光u
(1、−1)、u(−1、2)が進んでしまう。このた
め回折光u(1、−1)とu(−1、2)は異なる方向
に進行し、干渉ビート光Is1が生じなくなることもあ
る。
ε = θ · S · d 1 / 2λ (22) (2). A change in the posture of the object in a direction other than the measurement direction affects the detection accuracy in the measurement direction. That is, in the configuration shown in FIG. 20, a change in the degree of parallelism between the mask 131 and the wafer 132 affects the detection accuracy. Next, consider a case where the wafer 132 is relatively inclined with respect to the mask 131. When the light diffracted by the diffraction grating 133 on the mask 131 is incident on the diffraction grating 134 on the inclined wafer 132, the diffracted light u is deviated from the direction in which the light should be reflected and diffracted.
(1, -1) and u (-1, 2) advance. Therefore diffracted light u (1, -1) and u (-1, 2) is traveling in different directions, the interference beat light Is 1 is sometimes not occur.

(3).物体間において、計測する方向以外の相対位置
と、物体間に用いる回折格子のピッチの間に相互関係が
あり、その制約条件が厳しい。第20図において、この制
約条件はマスク131とウエハ132間のギャップと回折格子
のピッチの間に成立する。すなわち、ビート干渉光I
s1、Is2によって検出可能な強度を得るためには、マス
ク131で回折された±1次回折光の光束がウエハ132上の
回折格子134である一定面積以上にわたって重畳する必
要がある。そのためにはギャップが狭くなるほどマスク
から回折してくる±1次回折光の角度を大きくしなけれ
ばならず、そのため回折格子のピッチは小さくしなけれ
ばならない。
(3). Between objects, there is a correlation between a relative position other than the measurement direction and the pitch of the diffraction grating used between the objects, and the constraints are severe. In FIG. 20, this constraint condition is established between the gap between the mask 131 and the wafer 132 and the pitch of the diffraction grating. That is, the beat interference light I
In order to obtain an intensity that can be detected by s 1 and Is 2 , it is necessary that the luminous flux of the ± first-order diffracted light diffracted by the mask 131 be superimposed over a certain area of the diffraction grating 134 on the wafer 132. For this purpose, as the gap becomes narrower, the angle of the ± first-order diffracted light diffracted from the mask must be increased, and therefore, the pitch of the diffraction grating must be reduced.

さらに、マスク131とウエハ132の回折格子のピッチは
多重反射回折光の影響を避けるために非整数倍に設定し
なくてはならない。
Further, the pitch of the diffraction grating between the mask 131 and the wafer 132 must be set to a non-integer multiple in order to avoid the influence of multiple reflection diffraction light.

またウエハ132で回折された光が同一経路で干渉し、
ビート信号を形成するようにピッチを設定しなければな
らない。
Also, the light diffracted by the wafer 132 interferes on the same path,
The pitch must be set so as to form a beat signal.

X線リソグラフィに適用する場合ギャップおよび回折
格子のピッチに対してさらにX線源およびプロセスから
の条件が加わる。
When applied to X-ray lithography, conditions from the X-ray source and the process are added to the gap and the pitch of the diffraction grating.

(4).回折格子の非対称性が検出誤差となる。上述の
従来例同様、回折格子の左右方向から光を入射し、中間
の所定方向に回折光を出射する形式をとっているため、
回折格子自身の溝の型の非対称性が位相誤差を生じ、検
出誤差を生じさせる。
(4). The asymmetry of the diffraction grating causes a detection error. As in the above-described conventional example, light is incident from the left and right directions of the diffraction grating and diffracted light is emitted in a predetermined intermediate direction.
The asymmetry of the groove type of the diffraction grating itself causes a phase error and a detection error.

なお、この従来例4の詳細については、上述の文献
8)〜14)を参照されたい。
For details of the conventional example 4, refer to the above-mentioned documents 8) to 14).

[発明が解決しようとする課題] 上述の様に、従来技術における光ヘテロダイン検出
は、変位を測定したい対象物の上に一定のピッチを有す
る回折格子を設け、回折格子に波長のわずかに異なる2
つの光を入射し、回折光の干渉信号からビートを検出す
ることによって変位を測定していた。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, in the optical heterodyne detection in the related art, a diffraction grating having a constant pitch is provided on an object whose displacement is to be measured, and the diffraction grating has slightly different wavelengths.
Displacement was measured by injecting two lights and detecting a beat from an interference signal of the diffracted light.

従来技術のいずれの方式によってもそれぞれ構成上お
よび精度上の課題が存在した。
Each of the conventional techniques has a problem in terms of configuration and accuracy.

本発明の目的は、光ヘテロダイン方式を採用した新た
な原理に基づく変位検出方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a displacement detection method based on a new principle employing an optical heterodyne method.

本発明の他の目的は、この新たな変位測定方法を実施
するための変位測定装置を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a displacement measuring device for implementing the new displacement measuring method.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の変位測定方法は、異なるピッチをもつ複数の
回折格子を近接配置した1つの被測定物体を準備する工
程と、周波数がわずかに異なる2波長の光を各々が含
む、第1、第2および第3の入射ビームを、それぞれ第
1、第2および第3の方向から、前記被測定物体上の複
数の回折格子上に入射し、前記第1および第2の入射ビ
ームの回折光、のうち選択された2つの回折光を第4の
方向へ進行させ、前記第1および第3の入射ビームの回
折光のうち選択された2つの回折光を第4の方向と対称
的な第5の方向へ進行させる工程と、前記第4の方向に
進行する2つの回折光のビート光を形成し、第1の位相
を測定する工程と、前記第5の方向に進行する2つの回
折光のビートを形成し、第2の位相を測定する工程と、
前記第1の位相と第2の位相との位相差から前記1つの
被測定物体の変位を測定する工程とを含む。
The displacement measuring method according to the present invention includes a step of preparing one object to be measured in which a plurality of diffraction gratings having different pitches are arranged in close proximity to each other, and first and second light sources each including two wavelengths having slightly different frequencies. And a third incident beam incident on a plurality of diffraction gratings on the object to be measured from first, second and third directions, respectively, and diffracted light of the first and second incident beams. The selected two diffracted lights are made to travel in the fourth direction, and the two diffracted lights selected from the diffracted lights of the first and third incident beams are converted into a fifth symmetrical light in the fourth direction. Direction, forming a beat light of two diffracted lights traveling in the fourth direction, measuring a first phase, and beats of two diffracted lights traveling in the fifth direction. Forming a second phase and measuring a second phase;
Measuring a displacement of the one measured object from a phase difference between the first phase and the second phase.

[作用] ピッチの異なる2つの回折格子を同一の物体上に平行
に配置し、2波長を含む入射ビームをこれら2つの回折
格子に入射することにより、より多くの情報を有する光
を得られ、種々の処理が可能となる。このため、より安
定で高精度の変位測定が可能になる。
[Operation] By arranging two diffraction gratings having different pitches in parallel on the same object and making incident beams including two wavelengths incident on these two diffraction gratings, light having more information can be obtained. Various processes can be performed. For this reason, more stable and highly accurate displacement measurement becomes possible.

周波数f1、f2のわずかに異なる2つの光ビームを用い
ることによって、ビート光を生じさせ、ビート光の周波
数で位相項を検出することは、一般的な光ヘテロダイン
検出技術と同様である。
Using two light beams having slightly different frequencies f 1 and f 2 to generate beat light and detecting the phase term at the beat light frequency is similar to a general optical heterodyne detection technique.

[実施例] まず、第1図を参照して、格子ピッチが異なる2つの
回折格子を用いた本発明の基本概念を説明する。
Embodiment First, a basic concept of the present invention using two diffraction gratings having different grating pitches will be described with reference to FIG.

第1の回折格子1はその格子のピッチがP1であり、第
2の回折格子2はその格子のピッチがP2であり、互いに
平行に配置されている。これらの回折格子の格子溝に垂
直な方向すなわち、回折格子の方向をX方向とする。簡
単のために第1の回折格子の格子ピッチP1は、第2の回
折格子の格子ピッチP2の半分であるとする。これらの平
行な回折格子1、2にわずかに異なる周波数f1、f2を有
する入射光uが垂直に入射する場合を考える。回折格子
1は、回折格子2の半分のピッチを有するのでその2格
子分が回折格子2の1格子に相当する。したがって、第
1の回折格子1の2次光は第2の回折格子の1次光と同
一方向に進む。すなわち、第1の回折格子による2次回
折光u1(2)と第2の回折格子による1次回折光u
2(1)の2つの回折光は同一方向に進行する。2つの
回折格子のピッチが1:2の比からずれた時、2つの回折
格子からの回折光を同一方向に進行させるには、第1図
に示すように入射光を2光束取り、一方の入射角度は任
意に、他方の入射角度は一方の入射角度に合わせて選択
すればよい。これらの回折光の各々は周波数f1の成分と
f2の成分とを有する。u1(2)とu2(1)とを互いに干
渉させれば、異なる次数の回折光の干渉光が形成され、
位相項には回折格子1、2の変位の情報が含まれる。ま
た、この位相項を測定容易とするためには、周波数f1
f2のビート光をつくればよい。
The first diffraction grating 1 is P 1 pitch of the grating, the diffraction grating 2 of the second pitch of the grating is P 2, are disposed parallel to each other. The direction perpendicular to the grating grooves of these diffraction gratings, that is, the direction of the diffraction grating is defined as the X direction. For simplicity, it is assumed that the grating pitch P1 of the first diffraction grating is half of the grating pitch P2 of the second diffraction grating. Consider a case where incident light u having slightly different frequencies f 1 and f 2 is incident on these parallel diffraction gratings 1 and 2 vertically. Since the diffraction grating 1 has a half pitch of the diffraction grating 2, the two gratings correspond to one grating of the diffraction grating 2. Therefore, the secondary light of the first diffraction grating 1 travels in the same direction as the primary light of the second diffraction grating. That is, the second-order diffracted light u 1 (2) by the first diffraction grating and the first-order diffracted light u by the second diffraction grating
2 The two diffracted lights in (1) travel in the same direction. When the pitch of the two diffraction gratings deviates from the ratio of 1: 2, in order to make the diffracted light from the two diffraction gratings travel in the same direction, two incident light beams are taken as shown in FIG. The incident angle may be arbitrarily selected, and the other incident angle may be selected according to one incident angle. Each of these diffracted light and the component of the frequency f 1
and a component of f 2. If u 1 (2) and u 2 (1) interfere with each other, interference light of different orders of diffracted light is formed,
The phase term includes information on the displacement of the diffraction gratings 1 and 2. To make this phase term easy to measure, the frequency f 1 ,
the beat light of f 2 may make.

より一般的に式を用いて、説明すれば、ピッチの異な
る回折格子から生ずる回折光間の性質は以下のように説
明できる。
More generally, using an equation, the property between the diffracted lights generated from the diffraction gratings having different pitches can be described as follows.

ピッチP1からの1次回折光における周波数f1の光波と
ピッチP2からの1次回折光における周波数f2の光波にお
いて、移動量△xに対する位相の変化f1、f2は以下の
(23)式、(24)式により表わされる。
In the light wave of frequency f 1 in the first-order diffracted light from the pitch P 1 and the light wave of frequency f 2 in the first-order diffracted light from the pitch P 2 , the phase changes f 1 and f 2 with respect to the movement amount Δx are as follows (23) Expression (24)

δ=2π△x/P1 …(23) δ=2π△x/P2 …(24) なお、回折光の位相δnは、回折格子の位置xに依存
してδn=2πnx/d(n=回折次数)だけ変化すると考
えてもよい。(23)、(24)より移動量△xに対する異
なるピッチから生じた+1次回折光の間の位相差φは
(25)式で表わされる。
δ 1 = 2π △ x / P 1 (23) δ 2 = 2π △ x / P 2 (24) The phase δn of the diffracted light depends on the position x of the diffraction grating, and δn = 2πnx / d ( (n = diffraction order). According to (23) and (24), the phase difference φ between the + 1st-order diffracted lights generated from different pitches with respect to the movement amount Δx is expressed by Expression (25).

φ=δ−δ =2π△x/P1−2π△x/P2 =2π(1/P1−1/P2)△x …(25) (25)より異なるピッチより生じた回折光の間の位相
差φを測定することにより、回折格子の移動量△xを求
めることができることが判る。n次回折光の場合は、ピ
ッチPをP/nとすれば同様の式が成立する。
φ = δ 1 −δ 2 = 2π △ x / P 1 −2π △ x / P 2 = 2π (1 / P 1 −1 / P 2 ) △ x (25) Diffraction generated from a different pitch than (25) By measuring the phase difference φ between the lights, it can be seen that the movement amount Δx of the diffraction grating can be obtained. In the case of the nth-order diffracted light, the same equation holds if the pitch P is P / n.

公知の技術は同一ピッチPから生じた異なる次数の2
つの回折光の間の位相差を利用した測定であるのに比
べ、本測定方式は異なるピッチから生じた回折光の間の
位相差を利用した測定である。
Known techniques use two different orders of magnitude resulting from the same pitch P.
In contrast to measurement using a phase difference between two diffracted lights, this measurement method is a measurement using a phase difference between diffracted lights generated from different pitches.

本発明では、この性質を応用した測定方法となってお
り、公知の手段とはこの点で全く異なる。
In the present invention, a measuring method utilizing this property is used, which is completely different from known means.

なお、異なるピッチの回折格子から同一回折次数の回
折光を取り出すと入射光と回折光とのなす回折角は異な
るものになる。
When diffracted lights of the same diffraction order are extracted from diffraction gratings having different pitches, the diffraction angles formed by the incident light and the diffracted light become different.

この場合は、次に示すような特徴が得られる。 In this case, the following characteristics are obtained.

(1).複数個の物体において、ある一定方向の変位た
とえばnmオーダの変位を高精度に測定することが可能で
ある。
(1). For a plurality of objects, it is possible to measure displacement in a certain direction, for example, displacement on the order of nm with high accuracy.

(2).測定方向以外の物体の姿勢の変位は、測定方向
の精度に全く影響を与えない。
(2). The displacement of the posture of the object other than the measurement direction does not affect the accuracy of the measurement direction at all.

(3).計測器あるいは計測光路と物体の間の位置に関
係の変化は測定精度に全く影響しない。
(3). Changes in the relationship between the measuring instrument or the position between the measuring optical path and the object have no effect on the measuring accuracy.

(4).計測系が極めて簡単である。(4). The measurement system is extremely simple.

(5).計測系の安定性に依存しない。(5). It does not depend on the stability of the measurement system.

(6).計測光路の分岐が本質的に必要なく外乱の影響
を受けにくい。
(6). The branch of the measurement optical path is essentially unnecessary, and is hardly affected by disturbance.

2.本発明の実施例による測定方法 2. 1概説 前述の原理に基づく変位測定方法について第2図を参
照して説明する。
2. Measuring Method According to Embodiment of the Present Invention 2.1 General Description A displacement measuring method based on the above principle will be described with reference to FIG.

異なるピッチ(格子定数)P1、P2を有する2つの回折
格子1、2に対して、3本の入射光線I、II、IIIが入
射する。垂直入射の中央の光線Iに対して左右の光線II
およびIIIは角度θ゜傾いて回折格子1、2に入射して
いる。
Three incident light beams I, II and III are incident on two diffraction gratings 1 and 2 having different pitches (grating constants) P 1 and P 2 . Left and right ray II with respect to central ray I at normal incidence
And III are incident on the diffraction gratings 1 and 2 at an angle θ ゜.

2つの回折格子1、2のピッチP1、P2をP1<P2とし
て、回折光が同一方向に出射する条件を考える。光線I
と光線IIIを考えるが、光線IIも光線IIIと同様に考えら
れる。
Consider the condition that the diffracted light is emitted in the same direction, with the pitches P 1 and P 2 of the two diffraction gratings 1 and 2 being P 1 <P 2 . Ray I
And the light beam III, and the light beam II can be considered in the same manner as the light beam III.

垂直入射の光線Iに対して、回折格子1(ピッチP1
はθの方向に光を回折させるとすると、 nλ=P1Sinθ …(26) となる。回折格子2(ピッチP2)が、同じθの方向に
光線IIIの回折光を生じさせる時、法線に関して回折角
と逆側に入射角θoをとると、 nλ=P2(Sinθ−Sinθo) …(27) となる。すなわち、 θ=Sin-1(nλ/P1) θo=Sin-1{(nλ/P1)−(nλ/P2)} …(28) 1次回折光(n=1)を考えると、 θ=Sin-1(λ/P1) θo=Sin-1{(λ/P1)−(λ/P2)} …(29) となる。
Diffraction grating 1 (pitch P 1 ) for vertically incident light I
It is When diffract light in the direction of the theta 1, the nλ = P 1 Sinθ 1 ... ( 26). When the diffraction grating 2 (pitch P 2 ) generates the diffracted light of the light ray III in the same θ 1 direction, if the incident angle θo is opposite to the diffraction angle with respect to the normal, nλ = P 2 (Sin θ 1 − Sinθo) (27) That is, θ 1 = Sin −1 (nλ / P 1 ) θo = Sin −1 {(nλ / P 1 ) − (nλ / P 2 )} (28) Considering the first-order diffracted light (n = 1), θ 1 = Sin −1 (λ / P 1 ) θo = Sin −1 {(λ / P 1 ) − (λ / P 2 )} (29)

入射光線Iは、1/2波長板等の手段により入射光線I
I、IIIに対して、偏光方向が90゜回転している。
The incident light beam I is applied to the incident light beam I by means of a half-wave plate or the like.
The polarization direction is rotated by 90 ° with respect to I and III.

以上の条件設定により第3図(A)、(B)に示すよ
うな2つの干渉ビート光I+とI−が得られる。I+は
ピッチP1の回折格子1による入射光線Iの+1次回折光
{f1(P1、1)、f2(P1、1)}とピッチP2の回折格子
2による入射光線IIの+1次回折光{f1(P2、1)、f2
(P2、1)}が干渉して生じたビート光である。
By setting the above conditions, two interference beat lights I + and I- as shown in FIGS. 3A and 3B are obtained. I + is the + 1st-order diffracted light {f 1 (P 1 , 1), f 2 (P 1 , 1)} of the incident light beam I by the diffraction grating 1 with the pitch P 1 and the +1 of the incident light beam II by the diffraction grating 2 with the pitch P 2 Order diffracted light {f 1 (P 2 , 1), f 2
(P 2 , 1) is a beat light generated by interference.

また、I−はピッチP1の回折格子1による入射光線I
の−1次回折光{f1(P1、−1)、f2(P1、−1)}と
ピッチP2の回折格子2による入射光線IIIの−1次回折
光{f1(P2、−1)、f2(P2、−1)}が干渉して生じ
たビート光である。
Further, I- incident by the diffraction grating 1 of the pitch P 1 light I
-1-order diffracted light {f 1 (P 1, -1 ), f 2 (P 1, -1)} -1-order diffracted light of the incident light beam III by the diffraction grating 2 of the pitch P 2 {f 1 (P 2 , -1), f 2 (P 2 , -1)} is a beat light produced by interference.

ここで、この2つのビート光I+とI−の位相差φ φ=[I+の位相]−[I−の位相] …(30) を測定することにより物体の精密な相対位置計測が可能
となる。また複数個の物体の各々に2つの回折格子を設
けると物体間の相対位置測定が可能となる。
Here, by measuring the phase difference φφ = [phase of I +] − [phase of I−] (30) of the two beat lights I + and I−, it becomes possible to precisely measure the relative position of the object. . Further, when two diffraction gratings are provided for each of a plurality of objects, the relative position between the objects can be measured.

次に以上の様な条件設定により得られる干渉ビート光
I+とI−による測定原理について説明する。
Next, the principle of measurement using the interference beat light beams I + and I− obtained by setting the above conditions will be described.

2. 2測定原理 入射光線を3分岐させることにより各入射光線の間に
位相差が生じる。
2.2 Principle of measurement When an incident light beam is branched into three, a phase difference occurs between the incident light beams.

そこで、入射光線Iと入射光線IIの位相差をφ、入
射光線Iと入射光線IIIの位相差をφとする。
Therefore, the phase difference between the incident light I and the incident light II is φ 1 , and the phase difference between the incident light I and the incident light III is φ 2 .

ビート光I+は光波(P1、1)と(P2、1)により形
成される。光波(P1、1)は次の2式で表わされる。
Beat light I + is formed by light waves (P 1, 1) and (P 2, 1). The light wave (P 1 , 1) is represented by the following two equations.

f1(P1、1)=A1exp{i(w1t+δ)} …(31) f2(P1、1)=A2exp{i(w2t+δ)} …(32) 光波(P2、1)は次の2式で表わされる。f 1 (P 1 , 1) = A 1 exp {i (w 1 t + δ 1 )} (31) f 2 (P 1 , 1) = A 2 exp {i (w 2 t + δ 1 )} (32) The light wave (P 2 , 1) is represented by the following two equations.

f1(P2、1)=B1exp{i(w1t+δ+φ)} …(33) f2(P2、1)=B2exp{i(w2t+δ+φ)} …(34) ただし、A1、A2、B1、B2は振幅(A1≠A2、B1≠B2、A1
≠B1)である。また、 w1=2πf1 …(35) w2=2πf2 …(36) δ=2πx/P1 …(37) δ=2πx/P2 …(38) (31)〜(34)式により、偏光方向が90゜異なる2つ
のビート光I+(0)とI+(π/2)が第3図(A)に
示すように得られる。
f 1 (P 2 , 1) = B 1 exp {i (w 1 t + δ 2 + φ 1 )} (33) f 2 (P 2 , 1) = B 2 exp {i (w 2 t + δ 2 + φ 1 )} … (34) where A 1 , A 2 , B 1 , and B 2 are amplitudes (A 1 ≠ A 2 , B 1 ≠ B 2 , A 1
≠ B 1 ). Also, w 1 = 2πf 1 (35) w 2 = 2πf 2 (36) δ 1 = 2πx / P 1 (37) δ 2 = 2πx / P 2 (38) (31) to (34) As a result, two beat lights I + (0) and I + (π / 2) whose polarization directions are different by 90 ° are obtained as shown in FIG. 3 (A).

I+(0)={f1(P1、1)+f2(P2、1)} =[A1exp{i(w1t+δ)}+B2exp{i( w2t+δ+φ)}] =A1 2B2 2+2A1B2Cos{(w1− w2)t+δ−(δ+φ]} …(39) I+(π/2)={f2(P1、1)+f1(P2、1)} =[A2exp{i(w2t+δ)}+B1exp{i( w1t+δ+φ)}] =A2 2+B1 2+2A2B1Cos{(w2− w1)t+δ−(δ+φ)} …(40) 一方、ビート光I−は光波(P1、−1)と(P2、−
1)により形成される。
I + (0) = {f 1 (P 1 , 1) + f 2 (P 2 , 1)} 2 = [A 1 expwi (w 1 t + δ 1 ) {+ B 2 exp 2i (w 2 t + δ 2 + φ 1 )}] 2 = A 1 2 B 2 2 + 2A 1 B 2 Cos {(w 1 −w 2 ) t + δ 1 − (δ 2 + φ 1 ]} (39) I + (π / 2) = {f 2 (P 1 , 1) + f 1 (P 2 , 1)} 2 = [A 2 exp {i (w 2 t + δ 1 )} + B 1 exp {i (w 1 t + δ 2 + φ 1 )}] 2 = A 2 2 + B 1 2 + 2A 2 B 1 Cos {(w 2 −w 1 ) t + δ 1 − (δ 2 + φ 1 )} (40) On the other hand, the beat light I− is divided into light waves (P 1 , −1) and (P 2 , −2).
1) is formed.

光波(P1、−1)は次の2式で表わされる。Lightwave (P 1, -1) is represented by the following two equations.

f1(P1、−1)=A1exp{i(w1t−δ)}…(41) f2(P1、−1)=A2exp{i(w2t−δ)}…(42) 光波(P2、−1)は次の2式で表わされる。 f 1 (P 1, -1) = A 1 exp {i (w 1 t-δ 1)} ... (41) f 2 (P 1, -1) = A 2 exp {i (w 2 t-δ 1 )} (42) The light wave (P 2 , −1) is represented by the following two equations.

f1(P2、−1)=B1exp{i(w1t−δ+φ)} …(43) f2(P2、−1)=B2exp{i(w2t−δ+φ)} …(44) (41)〜(44)式により偏光方向が90゜異なる2つの
ビート光I−(0)とI−(π/2)が第3図(B)に示
すように得られる。
f 1 (P 2 , −1) = B 1 exp {i (w 1 t−δ 2 + φ 2 )} (43) f 2 (P 2 , −1) = B 2 exp {i (w 2 t−) δ 2 + φ 2 )} (44) FIG. 3 (B) shows two beat lights I- (0) and I- (π / 2) having polarization directions differing by 90 ° according to the equations (41) to (44). Obtained as shown.

I−(0)={f1(P1、−1)+f2(P2、−1)} =[A1exp{i(w1t−δ)}+B2exp{i( w2t−δ+φ)}] =A1 2+B2 2+2A1B2Cos{(w1− w2)t−δ−(−δ+φ)} =A1 2+B2 2+2A1B2Cos{(w1− w2)t−δ+δ−φ} …(45) I−(π/2)={f1(P1、−1)+f2(P2、−1)}
=[A2exp{i(w2t−δ)}+B1exp{i( w1t−δ+φ)}] =A2 2+B1 2+2A2B1Cos{(w2− w1)t−δ−(−δ−φ)} =A2 2+B1 2+2A2B1Cos{(w2− w1)t−δ+δ−φ} …(46) 偏光子5、6によりビート光I+およびI−において
偏光方向が同じであるI+(0)とI−(0)を取り出
し、ビート間の位相差φを(39)、(45)式より求め
る。
I- (0) = {f 1 (P 1, -1) + f 2 (P 2, -1)} 2 = [A 1 exp {i (w 1 t-δ 1)} + B 2 exp {i (w 2 t-δ 2 + φ 2 )}] 2 = A 1 2 + B 2 2 + 2A 1 B 2 Cos {(w 1 - w 2) t-δ 1 - (- δ 2 + φ 2)} = A 1 2 + B 2 2 + 2A 1 B 2 Cos { (w 1 - w 2) t-δ 1 + δ 2 -φ 2} ... (45) I- (π / 2) = {f 1 (P 1, -1) + f 2 (P 2 , -1)}
2 = [A 2 exp {i (w 2 t−δ 1 )} + B 1 exp {i (w 1 t−δ 2 + φ 2 )}] 2 = A 2 2 + B 1 2 + 2A 2 B 1 Cos} (w 2 - w 1) t-δ 1 - (- δ 2 -φ 2)} = A 2 2 + B 1 2 + 2A 2 B 1 Cos {(w 2 - w 1) t-δ 1 + δ 2 -φ 2} ... (46) I + (0) and I− (0) whose polarization directions are the same in the beat lights I + and I− are extracted by the polarizers 5 and 6, and the phase difference φ between the beats is expressed by the equations (39) and (45). Find more.

φ=δ−(δ+φ)−(−δ+δ−φ) =δ−δ−φ+δ−δ+φ =2(δ−δ)−φ+φ …(47) (47)式に(37)、(38)式を代入すると、 φ=2(δ−δ)−φ+φ =4π{(1/P1)−(1/P2)}x−φ+φ …(48) となる。(48)式から位相差φを測定することにより変
位量xを検出できることがわかる。
φ = δ 1 − (δ 2 + φ 1 ) − (− δ 1 + δ 2 −φ 2 ) = δ 1 −δ 2 −φ 1 + δ 1 −δ 2 + φ 2 = 2 (δ 1 −δ 2 ) −φ 1 + Φ 2 ... (47) By substituting the expressions (37) and (38) into the expression (47), φ = 2 (δ 1 −δ 2 ) −φ 1 + φ 2 = 4π {(1 / P 1 ) − (1 / P 2 )} x−φ 1 + φ 2 (48) From equation (48), it can be seen that the displacement x can be detected by measuring the phase difference φ.

なお、(−φ+φ)は入射時に決まる初期値であ
り、定数である。
Note that (−φ 1 + φ 2 ) is an initial value determined at the time of incidence and is a constant.

以上が測定原理である。 The above is the measurement principle.

3.Y方向の移動による位相変化 X方向の移動に対して位相情報をもった光束(P1
1)と(P2、1)の干渉により生じた干渉ビーム光I
+、I−はY方向の移動に対して位相情報をもたないこ
とを以下に説明する。
3. Phase change due to movement in the Y direction Light flux (P 1 ,
Interference beam light I generated by interference between 1) and (P 2 , 1)
The fact that + and I- have no phase information for movement in the Y direction will be described below.

Y方向の移動に伴なう位相変化をδyとする。 The phase change accompanying the movement in the Y direction is defined as δy.

δy=2πny/2a …(49) ただしnは回折次数、yは移動量、2aは回折格子間の
距離である。ビート光I+において、この位相変化δy
は、光束(P1、+1)と(P2、+1)共に同じだけ含ま
れることから、ビート光I+(0)は次式で表わされ
る。
δy = 2πny / 2a (49) where n is the diffraction order, y is the moving amount, and 2a is the distance between the diffraction gratings. In the beat light I +, this phase change δy
, The light beam (P 1, + 1) and (P 2, + 1) together from being included as many, beat light I + (0) is expressed by the following equation.

I+(0)={f1(P1、1)+f2(P2、1)} =[A1exp{i(w1t+δ+δy)}+B2 exp{i(w2t+δ+φ+δy)}] =A1 2+B2 2+2A1B2Cos{(w1− w2)t+δ−(δ+φ)} …(50) (50)式から位相変化δyは消去されており、(30)
式と同じ結果となっている。すなわち、Y方向の移動に
よって測定結果は影響を受けない。残りのビート光I+
(π/2)、I−(0)、I−(π/2)についても同様に
位相変化δyは消去されるため、I+(0)とI−
(0)の位相差およびI+(π/2)とI−(π/2)の位
相差にはY方向の位相変化δyは含まれない。従って、
Y方向に物体が移動した場合でも、ビート光I+とI−
の位相差φは(47)式で表わされるため、Y方向の移動
の変化も全く受けない。
I + (0) = {f 1 (P 1, 1) + f 2 (P 2, 1)} 2 = [A 1 exp {i (w 1 t + δ 1 + δy)} + B 2 exp {i (w 2 t + δ 2 + φ 1 + δy)}] 2 = A 1 2 + B 2 2 + 2A 1 B 2 Cos {(w 1 - w 2) t + δ 1 - (δ 2 + φ 1)} ... (50) (50) a phase change .delta.y is erased from the equation Has been (30)
The result is the same as the formula. That is, the measurement result is not affected by the movement in the Y direction. Remaining beat light I +
Similarly, for (π / 2), I− (0), and I− (π / 2), the phase change δy is canceled, so that I + (0) and I− (0)
The phase difference (0) and the phase difference between I + (π / 2) and I− (π / 2) do not include the phase change δy in the Y direction. Therefore,
Even when the object moves in the Y direction, the beat lights I + and I-
Is expressed by the equation (47), so that there is no change in the movement in the Y direction.

4.干渉ビート光の回折像 干渉ビート光I+およびI−のY方向の回折像を求め
る。干渉ビート光I+は2つの光束(P1、1)と(P2
1)がY方向に干渉した回折像として生じる。ここで
は、その回折像を求める。
4. Diffraction image of interference beat light Y-direction diffraction images of interference beat light I + and I- are obtained. The interference beat light I + includes two light beams (P 1 , 1) and (P 2 ,
1) occurs as a diffraction image that interferes in the Y direction. Here, the diffraction image is obtained.

X−Z平面において、同一方向(θ=θ)に進
み、Y方向に2aだけ離れた光束(P1、1)と(P2、1)
を、幅2ξで間隔が2aだけ離れたダブルスリットからの
透過光と考えると、その透過光の回折像は干渉ビート光
I+の回折像でありY軸に沿ったフラウンホーファ回折
像は(51)式により表わされる。
In the XZ plane, light beams (P 1 , 1) and (P 2 , 1) traveling in the same direction (θ 1 = θ 2 ) and separated by 2a in the Y direction
Is considered as transmitted light from a double slit with a width of 2 ° and an interval of 2a, the diffraction image of the transmitted light is the diffraction image of the interference beat light I +, and the Fraunhofer diffraction image along the Y axis is expressed by the following equation (51). Is represented by

I=Io[{Sin(2πξy/λf)}/(2πξ y/λf)]Cos2(2πay/λ1f) …(51) ただし、Ioは定数項を表わす。I = Io [{Sin (2πξy / λf)} / (2πξ y / λf)] Cos 2 (2πay / λ 1 f) ... (51) However, Io represents a constant term.

(51)式の回折像は第4図に示す形をしており、 yn=nλ(f1−f2)/2a …(51a) の位置で極大値をとる。ここでnは整数で回折次数を表
わす。この回折像は、回折次数nによらずX方向の移動
に対しては同じ位相差をもつことは前項のY方向に対す
る位相変化において説明した通りである。なお、正確に
は(51)、(51a)式における波長および振動数は(λ
、λ)および(f1、f2)の2周波であるが、差周波
数は通常数100KHZから数MHZであり、ほとんど同一と見
なして、λ≒λ≒λ、f1≒fとして求めた。
The diffraction image of equation (51) has the shape shown in FIG. 4, and has a maximum value at the position of yn = nλ (f 1 −f 2 ) / 2a (51a). Here, n represents the diffraction order as an integer. This diffraction image has the same phase difference with respect to the movement in the X direction regardless of the diffraction order n, as described in the above-mentioned phase change in the Y direction. Note that to be precise, the wavelength and the frequency in the equations (51) and (51a) are (λ
1 , λ 2 ) and (f 1 , f 2 ), but the difference frequency is usually several hundred KHZ to several MHZ, and assuming that they are almost the same, λ 1 ≒ λ 2 ≒ λ, f 12 ≒ f was determined.

5.物体の姿勢の変化 第2図において、測定方向(X方向)以外の姿勢の変
化が測定精度におよぼす影響について説明する。
5. Change in posture of object In FIG. 2, the effect of a change in posture other than the measurement direction (X direction) on the measurement accuracy will be described.

5. 1X−Z平面における姿勢の変化 X−Z面内において、物体が△θ傾いた場合、ビート
光I+およびI−を形成する2つの光束(P1、±1)、
(P2、±1)は共に約△θだけ傾くため、引き続き良好
なビート光I+、I−が得られる。その様子を第5図に
示す。△θ傾くことによる位相変化△δも原理的に生じ
ない。
5.1 Change of posture in the X-Z plane In the X-Z plane, when the object is tilted by △ θ, two light beams (P 1 , ± 1) forming the beat light I + and I-,
Since both (P 2 , ± 1) are tilted by about Δθ, good beat light I + and I− can be continuously obtained. This is shown in FIG. A phase change Δδ caused by tilting Δθ does not occur in principle.

5. 2Y−Z平面における姿勢の変化 Y−Z平面で物体が△θ傾いた時のビート光I+、I
−の様子を第5図(B)に示す。
5. Change in posture in the 2YZ plane Beat lights I + and I when the object is tilted by △ θ in the YZ plane
The state of-is shown in FIG. 5 (B).

第5図(B)から、Y−Z平面において物体が△θ傾
くことによりビート光I+、I−を形成する光束(P1
±1)と(P2、±1)の間で入射光路差△lが生じてい
る。
From FIG. 5 (B), the luminous fluxes (P 1 , P 2) forming the beat light I +, I− by tilting the object by Δθ in the YZ plane.
An incident optical path difference Δl occurs between (± 1) and (P 2 , ± 1).

この入射光路差△lにより位相が△δだけ遅れた光が
ピッピP1の回折格子1に入射するため、光束(P1、±
1)は光束(P2、±1)に比べて位相が△δだけ遅れ
る。
Since the incident optical path difference △ l by phase △ [delta] delayed light is incident on the diffraction grating 1 Pippi P 1, the light beam (P 1, ±
In 1), the phase is delayed by △ δ compared to the light beam (P 2 , ± 1).

△δ=2π△l/λ …(52) これから入射光束(P1、±1)は各々次式で表わされ
る。
Δδ = 2π △ l / λ (52) From this, the incident light flux (P 1 , ± 1) is expressed by the following equations.

光束(P1、1)について、 f1(P1、1)=A1exp{i(w1t+δ+△δ)} …(53) f2(P1、1)=A2exp{i(w2t+δ+△δ)} …(54) 光束(P1、−1)について、 f1(P1、−1)=A1exp{i(w1t+δ+△δ)} …(55) f2(P1、−1)=A1exp{i(w2t+δ+△δ)} …(56) これからビート光I+(0)は(34)、(53)式より
次式で表わされる。
The light beam (P 1, 1), f 1 (P 1, 1) = A 1 exp {i (w 1 t + δ 1 + △ δ)} ... (53) f 2 (P 1, 1) = A 2 exp { i (w 2 t + δ 1 + {δ)} (54) For the light flux (P 1 , −1), f 1 (P 1 , −1) = A 1 exp {i (w 1 t + δ 1 + {δ)} ... (55) f 2 (P 1, -1) = A 1 exp {i (w 2 t + δ 1 + △ δ)} ... (56) beat light I + (0) from now (34) and (53) below It is expressed by the following equation.

I+(0)={f1(P1、1)+f2(P2、1)} =A1exp{i(w1t+δ+△δ)}+B2 exp{i(w2t+δ+φ)} =A1 2+B2 2+2A1B2Cos{(w1− w2)t+δ+△δ−(δ+φ)}…(57) また、ビート光I−(0)は、(44)、(55)式より
次式で表わされる。
I + (0) = {f 1 (P 1 , 1) + f 2 (P 2 , 1)} 2 = A 1 expwi (w 1 t + δ 1 + △ δ)} + B 2 exp {i (w 2 t + δ 2 + φ 1)} 2 = A 1 2 + B 2 2 + 2A 1 B 2 Cos {(w 1 - w 2) t + δ 1 + △ δ- (δ 2 + φ 1)} also ... (57), beat light I- (0 ) Is expressed by the following equation from equations (44) and (55).

I−(0)={f1(P1、−1)+f2(P2、−1)} =[A1expi(w1t−δ+△δ)+B2 expi(w2t−δ+φ)} =A1 2+B2 2+2A1B2Cos{(w1− w2)t−δ+△δ−(−δ+φ)} …(58) (57)、(58)式よりビート光I+(0)とI−
(0)の位相差φは次式で表わされる。
I− (0) = {f 1 (P 1 , −1) + f 2 (P 2 −1)} 2 = [A 1 expi (w 1 t−δ 1 + Δδ) + B2 expi (w 2 t− δ 2 + φ 2)} 2 = A 1 2 + B 2 2 + 2A 1 B 2 Cos {(w 1 - w 2) t-δ 1 + △ δ - (- δ 2 + φ 2)} ... (58) (57) From equation (58), beat light I + (0) and I−
The phase difference φ of (0) is expressed by the following equation.

φ=I+(0)−I−(0) =δ+△δ−(δ+φ)−{−δ+ △δ−(−δ+φ)} =δ+△δ−δ−φ+δ−△δ− δ+φ =2(δ−δ)−φ+φ …(59) (59)式から傾き△θによる位相差△δの項は、位相
差φに含まれておらず、(47)式と同じであるこがわか
る。つまり、Y−Z平面における傾き△θの影響を位相
差φは全く受けない。
φ = I + (0) −I− (0) = δ 1 + Δδ− (δ 2 + φ 1 ) − {− δ 1 + Δδ − (− δ 2 + φ 2 )} = δ 1 + Δδ−δ 2 −φ 1 + δ 1 − △ δ− δ 2 + φ 2 = 2 (δ 1 −δ 2 ) −φ 1 + φ 2 (59) From equation (59), the term of the phase difference △ δ due to the gradient 、 θ is It can be seen that the difference is not included in the phase difference φ and is the same as Expression (47). That is, the phase difference φ is not affected at all by the inclination △ θ in the YZ plane.

偏光方向の90゜異なるビート光I+(π/2)およびI
−(π/2)についても同様に(33)、(54)および(4
3)、(56)式により位相差φにおいて傾き△θによる
位相差△δの項は含まれないことが判る。
Beat light I + (π / 2) and I 90 ° different in polarization direction
-(Π / 2) is similarly calculated for (33), (54) and (4
3) and (56) that the phase difference φ does not include the term of the phase difference Δδ due to the gradient Δθ.

5. 3Z方向における姿勢の変化 第2図において、物体がZ方向に△Zだけ移動すると
回折格子に垂直に入射する光束Iに対して、対称な角度
θoから入射する2つの光束II、IIIの位相が共に△δ
だけ変化する。
5. Change in posture in the 3Z direction In FIG. 2, when the object moves by △ Z in the Z direction, with respect to the light beam I incident perpendicularly to the diffraction grating, the two light beams II and III incident from a symmetric angle θo Both phases are △ δ
Only change.

△δ=2π△Z/λ …(60) 第5図(C)において、△Zの変化に伴なう位相変化
△δは、入射光束(I)、(II)、(III)のビーム径
φD内における変化をさす。つまり、△Zの変化量は3
光束のビーム径φDにおいて良好なビート干渉波が得ら
れる範囲に限られる。従って、△Zはビーム径φDおよ
び入射角度θo等から決定される量である。
Δδ = 2π △ Z / λ (60) In FIG. 5 (C), the phase change Δδ due to the change of Z is the beam diameter of the incident light flux (I), (II), (III). The change in φD. That is, the variation of ΔZ is 3
It is limited to a range where a good beat interference wave can be obtained with the beam diameter φD of the light beam. Therefore, ΔZ is an amount determined from the beam diameter φD, the incident angle θo, and the like.

△δの入射時の位相変化により、P1による回折光
(P1、±1)に対してP2による回折光(P2、±1)の位
相が△δだけ変化するために(P2、±1)の光束は次式
で表わされる。
Since the phase of the diffracted light (P 2 , ± 1) due to P 2 changes by Δδ with respect to the diffracted light (P 1 , ± 1) due to P 1 due to the phase change at the time of incidence ΔP (P 2 , ± 1) is represented by the following equation.

光波(P2、+1): f1(P2、1)=B1exp{i(w1t+δ+φ+△
δ)} …(61) f2(P2、1)=B2exp{i(w2t+δ+φ+△
δ)} …(62) 光波(P2、−1): f1(P2、−1)=B1exp{i(w1t−δ +φ+△δ)} …(63) f2(P2、−1)=B2exp{i(w2t−δ +φ+△δ)} …(64) ビート光I+(0)は(31)、(62)式より次式で表
わされる。
Light wave (P 2 , +1): f 1 (P 2 , 1) = B 1 exp {i (w 1 t + δ 2 + φ 1 + △)
δ)} (61) f 2 (P 2 , 1) = B 2 exp {i (w 2 t + δ 2 + φ 1 + △)
δ)} (62) Light wave (P 2 , -1): f 1 (P 2 , -1) = B 1 exp {i (w 1 t -δ 2 + φ 2 + △ δ)} ... (63) f 2 (P 2 , −1) = B 2 exp {i (w 2 t−δ 2 + φ 2 + {δ)} (64) The beat light I + (0) is given by the following equation from the equations (31) and (62). Is represented by

I+(0)={f1(P1、1)+f2(P2、1)} =[A1exp{i(w1t+δ)}+B2exp{i( w2t+δ+φ+△δ)}] =A1 2+B2 2+2A1B2Cos{(w1− w2)t+δ−(δ+φ+△δ)}…(65) 一方、ビート光I−(0)は(41)、(64)式より次
式で表わされる。
I + (0) = {f 1 (P 1 , 1) + f 2 (P 2 , 1)} 2 = [A 1 expwi (w 1 t + δ 1 ) {+ B 2 exp 2i (w 2 t + δ 2 + φ 1 + △ δ)}] 2 = A 1 2 + B 2 2 + 2A 1 B 2 Cos {(w 1 - w 2) t + δ 1 - (δ 2 + φ 1 + △ δ)} ... (65) On the other hand, beat light I- (0) is represented by the following equation from equations (41) and (64).

I−(0)={f1(P1、−1)+f2(P2、−1)} =[A1exp{i(w1t−δ)}+B2exp{i( w2t−δ+φ+△δ)}] =A1 2B2 2+2A1B2Cos{(w1− w2)t−δ−(−δ+φ+△δ)} …(66) (65)、(66)式よりビート光I+(0)とビート光
I−(0)の位相差φは次式で表わされる。
I- (0) = {f 1 (P 1, -1) + f 2 (P 2, -1)} 2 = [A 1 exp {i (w 1 t-δ 1)} + B 2 exp {i (w 2 t-δ 2 + φ 2 + △ δ)}] 2 = A 1 2 B 2 2 + 2A 1 B 2 Cos {(w 1 - w 2) t-δ 1 - (- δ 2 + φ 2 + △ δ)} (66) From the equations (65) and (66), the phase difference φ between the beat light I + (0) and the beat light I− (0) is expressed by the following equation.

φ=δ−(δ+φ+△δ)−{−δ− (−δ+φ+△δ)} =δ−δ−φ−△δ+δ−δ+ φ+△δ =2(δ−δ)−φ+φ …(67) (67)式は、位相差△δの項を含まず、(47)式と同
じであり、Z方向の移動に伴う変化を受けていないこと
が明らかである。偏光方向の90゜異なるビート光I+
(π/2)とI−(π/2)についても同様に(32)、(6
1)および(42)、(63)式より位相差φが求まり、位
相差△δの項を含まず、Z方向の移動による位相変化は
生じないことが判る。
φ = δ 1-2 + φ 1 + △ δ)-{-δ 1 -(-δ 2 + φ 2 + △ δ)} = δ 121- △ δ + δ 12 + φ 2 + △ δ = 2 (δ 1 −δ 2 ) −φ 1 + φ 2 (67) Expression (67) does not include the term of the phase difference Δδ, is the same as Expression (47), and moves in the Z direction. It is clear that no changes have been made with this. Beat light I + with 90 ° different polarization direction
Similarly, for (π / 2) and I- (π / 2), (32) and (6
The phase difference φ is obtained from the equations (1), (42) and (63), and it is understood that the phase change due to the movement in the Z direction does not occur without including the term of the phase difference Δδ.

6.入射光軸の変化 第2図において入射光軸が物体に対して変化した時に
測定精度におよぼす影響について説明する。ただし、入
射光I、II、IIIの間の角度は不変であり、物体との間
の角度が変化した場合を考える(入射光I、II、IIIの
間で角度変化が生じた場合は後で説明する)。
6. Change of incident optical axis In FIG. 2, the influence on the measurement accuracy when the incident optical axis changes with respect to the object will be described. However, the angle between the incident lights I, II, and III is invariable, and the case where the angle between the incident lights I, II, and III changes is considered. explain).

6. 1X−Z平面における入射光軸の変化 X−Z平面において入射光軸が変化することはX−Z
平面において物体の姿勢が変化することに等しく前項5.
1で述べた通りX方向の検出精度には影響を与えない。
6. Change of incident optical axis in 1X-Z plane Changing the incident optical axis in XZ plane is equivalent to XZ
Equivalent to changing the attitude of the object in the plane 5.
As described in 1, the detection accuracy in the X direction is not affected.

6. 2Y−Z平面における入射光軸の変化 Y−Z平面において、入射光軸が変化することは、Y
−Z平面において物体の姿勢が変化することに等しく、
前に述べた通りX方向の検出精度に影響しない。
6. Change of incident optical axis in 2YZ plane Changing the incident optical axis in the YZ plane
-Equivalent to a change in the attitude of the object in the Z plane,
As described above, it does not affect the detection accuracy in the X direction.

6. 3Z方向における入射光軸の変化 Z方向に入射光軸が変化することは、物体がZ方向に
変化することに等しく前に述べた通りX方向の検出精度
には影響を与えない。
6. Change in the incident optical axis in the 3Z direction Changing the incident optical axis in the Z direction is equivalent to changing the object in the Z direction, and does not affect the detection accuracy in the X direction as described above.

ただし、Z方向の移動量△Zは前に述べた通り、3つ
の入射光束が重なり合っている領域に限られる。
However, the movement amount ΔZ in the Z direction is limited to the region where the three incident light beams overlap as described above.

7.入射光軸の対称性の崩れ 入射光軸において対称性が崩れた場合を第6図に示
す。
7. Breakage of symmetry of incident optical axis FIG. 6 shows a case where symmetry is broken at the incident optical axis.

第6図において、入射光Iと入射光II、IIIの角度
は、 θ≠θ …(68) △θ=θ−θ …(69) とする(θ>θ)。この対称性の崩れは前に述べた
Z方向に物体の姿勢が変化した時に検出誤差の原因とな
る。物体がZ方向に△Zだけ移動したとすると、入射光
IIはl1、入射光IIIはl2(l1<l2)だけ光路が長くな
り、この光路差△lが入射光IIとIIIへの間に新たに位
相差△δを生じさせる。
In FIG. 6, the angle between the incident light I and the incident lights II and III is θ 1 ≠ θ 2 (68) Δθ = θ 12 (69) (θ 1 > θ 2 ). This loss of symmetry causes a detection error when the posture of the object changes in the Z direction described above. If the object moves by Z in the Z direction, the incident light
The light path of II is l 1 and the light path of incident light III is l 2 (l 1 <l 2 ), and this optical path difference Δl causes a new phase difference Δδ between the incident lights II and III.

△l=l2−l1 …(70) △δ=2π△l/λ …(71) ここで、 l1=△ZCosθ …(72) l2=△ZCosθ …(73) (72)、(73)式を(71)式に代入して、 △δ=2π△Z/λ(Cosθ−Cosθ) …(74) この位相差△δは、入射角度変化の影響を受けるピッ
チP2の±1次回折光の間に生じる(ピッチP1の±1次光
を基準とした場合)。その様子を第7図に示す。
Δl = l 2 −l 1 (70) Δ = 2π △ l / λ (71) where l 1 = ΔZCosθ 1 (72) l 2 = ΔZCosθ 2 (73) (72) , (73) into equation (71), Δδ = 2π △ Z / λ (Cosθ 2 −Cosθ 1 ) (74) This phase difference Δδ is the pitch P affected by the change in the incident angle. occurs between 2 ± 1-order diffracted light (when relative to the ± 1-order light of the pitch P 1). This is shown in FIG.

第7図においては入射光IがピッチP1の回折格子に入
射し回折した±1次光を第7図(A)に、入射光IIがピ
ッチP2の回折格子に入射して回折した+1次光と入射光
IIIがピッチP2の回折格子に入射して回折した−1次光
を第7図(B)に示している。ただし、第7図(B)に
おいて、 θ=θ+△θ …(75) 第7図(B)において、ピッチP2からの+1次回折光
(P2、1)は次式で表わされる。
The ± 1-order light incident light I is diffracted incident on the diffraction grating of pitch P 1 in FIG. 7 to FIG. 7 (A), the incident light II is diffracted incident on the diffraction grating of pitch P 2 +1 Next light and incident light
III indicates the -1 order light diffracted incident on the diffraction grating of pitch P 2 in FIG. 7 (B). However, in FIG. 7 (B), θ 4 = θ 3 + △ θ (75) In FIG. 7 (B), the + 1st-order diffracted light (P 2 , 1) from the pitch P 2 is represented by the following equation. .

f1(P2、1)=B1exp{i(w1t+δ+ φ+△δ)} …(76) f2(P2、1)=B2exp{i(w2t+δ+ φ+△δ)} …(77) ビート光I+(0)は(31)、(77)式より次式で表
わされる。
f 1 (P 2 , 1) = B 1 exp {i (w 1 t + δ 2 + φ 1 + {δ)} (76) f 2 (P 2 , 1) = B 2 exp {i (w 2 t + δ 2) + Φ 1 + {δ)} (77) The beat light I + (0) is expressed by the following equation from the equations (31) and (77).

I+(0)={f1(P1、1)+f2(P2、1)} =[A1exp{i(w1t+δ)}+B2exp{i( w2t+δ+φ+△δ)}] =A1 2+B2 2+2A1B2Cos{(w1− w2)t+δ−(δ+φ+△δ)}…(78) 一方ビート光I−(0)は(45)式で表わされること
からI+(0)とI−(0)の位相差φは(45)、(7
8)式より次式で表わされる。
I + (0) = {f 1 (P 1 , 1) + f 2 (P 2 , 1)} 2 = [A 1 expwi (w 1 t + δ 1 ) {+ B 2 exp 2i (w 2 t + δ 2 + φ 1 + △ δ)}] 2 = A 1 2 + B 2 2 + 2A 1 B 2 Cos {(w 1 - w 2) t + δ 1 - (δ 2 + φ 1 + △ δ)} ... (78) On the other hand beat light I- ( (0) is expressed by equation (45), so that the phase difference φ between I + (0) and I− (0) is (45), (7)
From equation (8), it is expressed by the following equation.

φ=δ−(δ+φ+△δ)−(−δ+ δ+φ =δ−δ−φ−△δ+δ−δ+φ =2(δ−δ)−φ+φ−△δ …(79) (79)式と(47)式を比較する対称性の崩れによる位
相差△δがZ方向の移動により計測誤差となることが明
らかになった。
φ = δ 1 − (δ 2 + φ 1 + △ δ) − (− δ 1 + δ 2 + φ 2 = δ 1 −δ 2 −φ 1 − △ δ + δ 1 −δ 2 + φ 2 = 2 (δ 1 −δ 2 ) −φ 1 + φ 2 − △ δ (79) Comparing Equations (79) and (47), it has been found that the phase difference Δδ due to the broken symmetry becomes a measurement error due to movement in the Z direction. .

7.1対称性の崩れに対する許容値 次に(74)式で表わされる対称性の崩れによる位相変
化における許容値の1例を以下に示す。
7.1 Allowable Value for Symmetry Breaking Next, an example of an allowable value in the phase change due to the symmetry breaking represented by the equation (74) is shown below.

位相差計の精度は、標準タイプで±2゜、精密タイプ
で±1゜であることから、(74)式で表わされる位相変
化△δを1゜とする。
Since the accuracy of the phase difference meter is ± 2 ° for the standard type and ± 1 ° for the precision type, the phase change {δ} expressed by the equation (74) is 1 °.

△δ=1゜(2π/360ラジアン) …(80) これから対称性の崩れに対する条件式は次式で表わさ
れる。
Δδ = 1 ゜ (2π / 360 radians) (80) From this, the conditional expression for the symmetry breakdown is expressed by the following expression.

2π/360>(2π△Z/λ)(Cosθ−Cosθ1) …(81) (69)式より θ=θ−△θ …(82) (82)を(81)に代入する。2π / 360> (2π △ Z / λ) (Cosθ 2 −Cosθ1) (81) From equation (69), θ 2 = θ 1 − △ θ (82) (82) is substituted into (81).

1/360>(Z/λ){Cos(θ−△θ)−Cosθ} …(83) (83)において、△Z=5μm、λ=0.633μm、P1
=3μmとすると(26)式より θ=Sin-1(0.633/3) =12.18゜ …(84) (84)を(83)に代入して、△θについて求める。
1/360> (Z / λ) {Cos (θ 1 − △ θ) −Cosθ 1 … (83) In (83), ΔZ = 5 μm, λ = 0.633 μm, P 1
= 3 μm, θ 1 = Sin -1 (0.633 / 3) = 12.18 ゜ from Equation (26) (84) Substituting (84) into (83), obtain △ θ.

△θ≒0.1゜ …(85) (85)よりこの場合の対称性の崩れは0.1゜まで許容
される。
Δθ ≒ 0.1 ゜ (85) From (85), the symmetry breakdown in this case is allowed up to 0.1 °.

8.回折格子の非対称性の影響 第2図において、ビート光I+は(P1、1)と(P2
1)から形成され、もう一方のビート光I−は(P1、−
1)と(P2、−1)から形成される。
8. Influence of Asymmetry of Diffraction Grating In FIG. 2, beat light I + includes (P 1 , 1) and (P 2 ,
1), and the other beat light I− is (P 1 , −
1) and (P 2 , -1).

つまり、同符号の回折光同士により、ビート光が形成
される。この性質は、前に説明した従来技術と全く異な
る点であり、以下に述べる通り回折格子の非対称性の影
響を受けない。
That is, beat light is formed by the diffracted lights having the same sign. This property is completely different from the prior art described above, and is not affected by the asymmetry of the diffraction grating as described below.

回折格子の非対称性により従来の方法が影響を受ける
ことは、前に述べた通りであるが、配置についても、回
折格子の非対称により+1次回折光(P1、1)、(P2
1)と−1次回折光(P1、−1)、(P2、−1)の間で
位相が△δだけ変化したとする。
As described above, the conventional method is affected by the asymmetry of the diffraction grating. However, the arrangement of the + 1st-order diffracted light (P 1 , 1), (P 2 ,
1) and the -1st-order diffracted light (P 1, -1), and changes by phase △ [delta] between the (P 2, -1).

(P1、1)〜(P1、−1):△δ (P2、1)〜(P2、−1):△δ (P1、1)および(P2、−1)は次式で表わされる。 (P 1, 1) ~ ( P 1, -1): △ δ (P 2, 1) ~ (P 2, -1): △ δ (P 1, 1) and (P 2, -1) The following It is expressed by an equation.

光波(P1、−1): f1(P1、−1)=A1exp{i(w1t−δ+△δ)} …(86) f2(P1、−1)=A2exp{i(w2t−δ+△δ)} …(87) 光波(P2、−1): f1(P2、−1)=B1exp{i(w1t−δ +φ+△δ)} …(88) f2(P2、−1)=B2exp{i(w2t−δ +φ+△δ)} …(89) 従って、ビート光I−(0)は(86)、(89)式より
次式で表わされる。
Lightwave (P 1, -1): f 1 (P 1, -1) = A 1 exp {i (w 1 t-δ 1 + △ δ)} ... (86) f 2 (P 1, -1) = A 2 exp {i (w 2 t−δ 1 + Δδ)} (87) Lightwave (P 2 , −1): f 1 (P 2 −1) = B 1 exp {i (w 1 t−) δ 2 + φ 2 + {δ)} (88) f 2 (P 2 , −1) = B 2 exp {i (w 2 t−δ 2 + φ 2 + △ δ)} (89) I- (0) is represented by the following equation from equations (86) and (89).

I−(0)={f1(P1、−1)+f2(P2、−1)} =[A1exp{i(w1t−δ+△δ)}+B2 exp{i(w2t−δ+φ+△δ)}] =A1 2+B2 2+2A1B2Cos{(w1− w2)t−δ−(−δ+φ)} …(90) 一方、ビート光I+(0)は、(39)式で表わされる
からI+(0)とI−(0)の位相差φは次式で表わさ
れる。
I− (0) = {f 1 (P 1 −1) + f 2 (P 2 −1)} 2 = [A 1 exp {i (w 1 t−δ 1 + {δ)} + B 2 exp} i (w 2 t-δ 2 + φ 2 + △ δ)}] 2 = A 1 2 + B 2 2 + 2A 1 B 2 Cos {(w 1 - w 2) t-δ 1 - (- δ 2 + φ 2)} (90) On the other hand, since the beat light I + (0) is expressed by the equation (39), the phase difference φ between I + (0) and I− (0) is expressed by the following equation.

φ=δ−(δ+φ)−{−δ−(−δ +φ)} =2(δ−δ)−φ+φ …(91) (91)式より位相差φは非対称性による位相変化△δ
を含まず非対称性の影響を受けないことが明らかであ
る。
φ = δ 1 − (δ 2 + φ 1 ) − {− δ 1 − (− δ 2 + φ 2 )} = 2 (δ 1 −δ 2 ) −φ 1 + φ 2 (91) From equation (91), the phase difference φ is the phase change due to asymmetry △ δ
It is evident that they do not contain and are not affected by asymmetry.

9.具体的実施例 9. 1入射系 第2図において、入射光(I)、(II)、(III)を
得る方法として角度変化がなく安定な入射系を第8図に
示す。
9. Specific Examples 9.1 Incident System In FIG. 2, a method of obtaining incident light (I), (II), and (III) is shown in FIG.

第8図において、ビームエキスパンダ11に入射された
レーザビーム15はスポット径がφdからφDに拡大され
たビーム15aとなり、空間フィルタ12により3光束に分
割される。分割された中央の光束Iはλ/2板13により偏
光方向が90゜回転され、他の2光束II、IIIと共にレン
ズ14に入射される。レンズ14に入射された3光束はレン
ズの開口数(N.A.)から決まる角度で回折格子1、2
(P1、P2)に入射される。
In FIG. 8, the laser beam 15 incident on the beam expander 11 becomes a beam 15a having a spot diameter expanded from φd to φD, and is divided into three light beams by the spatial filter 12. The split central light flux I is rotated by 90 ° in the polarization direction by the λ / 2 plate 13 and enters the lens 14 together with the other two light fluxes II and III. The three light beams incident on the lens 14 are diffracted by the diffraction gratings 1 and 2 at an angle determined by the numerical aperture (NA) of the lens.
(P 1 , P 2 ).

第8図において、レンズ14の開口数(N.A.)から決ま
る入射角度θoは第2の入射角度θoに等しく設定され
る。
In FIG. 8, the incident angle θo determined by the numerical aperture (NA) of the lens 14 is set equal to the second incident angle θo.

9. 2検出系 第9図に検出系を示す。9.2 Detection system Figure 9 shows the detection system.

検出系としてはビート光I+およびI−を検出するた
めに、各々偏光子5、6を備えた光電検出器3、4が2
台あればよい。光電検出器の種類としては光電子増倍管
が適当であるが、アバランシェフォトダイオード等を用
いることもできる。また、光電検出器の姿勢はビート光
I+、I−の位相検出精度には影響しない。
In order to detect the beat lights I + and I−, the detection system includes two photoelectric detectors 3 and 4 having polarizers 5 and 6, respectively.
I just need a table. A photomultiplier tube is appropriate as the type of the photoelectric detector, but an avalanche photodiode or the like can also be used. Further, the attitude of the photoelectric detector does not affect the phase detection accuracy of the beat lights I + and I-.

9.3X線露光装置への応用 上に述べた入射系および検出系をX線露光装置におけ
るX線マスクとウエハの相対位置検出装置(以下アライ
メント装置)に応用した例を第10図に示す。
9.3 Application to X-ray exposure apparatus FIG. 10 shows an example in which the above-described incident system and detection system are applied to an X-ray exposure apparatus relative position detection apparatus (hereinafter, alignment apparatus) for an X-ray mask.

第10図のX線露光装置において、X線マスク31とウエ
ハ33上に同じ2種類の平行回折格子(ピッチP1および
P2)32、34を設け、入射系および検出系として第8図お
よび第9図に示す方式を採用し、入射光(I、II、II
I)から偏光子26、27、28、29を備えた光電検出器21、2
2、23、24によって検出光(M(I+、I−):マスク
回折格子からのビート光、W(I+、I−):ウエハ回
折格子からのビート光)を得ている。
In the X-ray exposure apparatus shown in FIG. 10, the same two types of parallel diffraction gratings (pitch P 1 and pitch P 1) are provided on the X-ray mask 31 and the wafer 33.
P 2 ) 32 and 34 are provided, and the system shown in FIGS. 8 and 9 is adopted as the incident system and the detection system, and the incident light (I, II, II
Photoelectric detectors 21, 2 with polarizers 26, 27, 28, 29 from I)
Detection light (M (I +, I−): beat light from the mask diffraction grating, W (I +, I−): beat light from the wafer diffraction grating) is obtained by 2, 23, and 24.

第10図(A)は、検出光を示しており、マスク格子32
およびウエハ格子34から形成される4つのビート光M
(I+)、M(I−)およびW(I+)、W(I−)を
各々4つの光電検出器21、22、23、24で検出している。
検出角度θは格子のピッチP1から決まる値である。P1
=3μmとして、1次回折光を干渉光として使用し、干
渉光の波長λ=0.633μm(Hc−Neレーザ)とすれば(2
6)式より θ=Sin-1(0.633/3) =12.18゜ …(92) である。
FIG. 10 (A) shows the detection light, and the mask grating 32
And four beat lights M formed from the wafer grating 34
(I +), M (I-) and W (I +), W (I-) are detected by four photoelectric detectors 21, 22, 23, 24, respectively.
Detection angle theta 4 is a value determined from the pitch P 1 of the grating. P 1
= 3 μm, the first-order diffracted light is used as the interference light, and the wavelength λ of the interference light is 0.633 μm (Hc-Ne laser).
From equation (6), θ 4 = Sin -1 (0.633 / 3) = 12.18 ゜ (92).

第10図(B)は、入射光(I、II、III)および検出
光(M(I+、I−)、W(I+、I−)をマスク/ウ
エハ面の法線に対して、角度θで設定した時の側面図
を表わしている。この入射/検出角度θは、X線領域
外に入射系および検出系を設けるために傾けた任意の角
度である。なお、X線マスクとウエハはギャップGμm
で離れている。ここでは、 θ=30゜ …(93) G=40μm …(94) とする。
FIG. 10 (B) shows that incident light (I, II, III) and detection light (M (I +, I−), W (I +, I−) are angle θ with respect to the normal to the mask / wafer surface. represents a side view of the set in 3. the incident / measured angle theta 3 is any angle inclined to provide the incident system and the detection system outside the X-ray region. Note that the X-ray mask Wafer has a gap of Gμm
Away at. Here, θ 3 = 30 ゜ (93) G = 40 μm (94)

第10図(C)は入射光(I、II、III)を示してい
る。入射光束の径はφDで3つの光束が重なり合ってい
る領域にマスクおよびウエハ回折格子は設けられてい
る。入射光束IIとIIIは、角度θおよびθで入射し
ている。
FIG. 10 (C) shows the incident light (I, II, III). The diameter of the incident light beam is φD, and a mask and a wafer diffraction grating are provided in a region where the three light beams overlap. Incident light beam II and III are incident at an angle theta 1 and theta 2.

第2図と比較すると、 θo≒θ、θ …(95) 入射角度誤差: △θ=θ−θ …(96) となる。ここで、回折格子P1=3μm、P2=5μmとす
ると(29)式より θo=Sin-1{(0.633/3)−(0.633/5)} =4.84゜ …(97) 以上の条件から入射角度誤差△θを(83)式より求め
る。
Compared with FIG. 2, θo ≒ θ 1 , θ 2 (95) Incident angle error: Δθ = θ 1 −θ 2 (96) Here, assuming that the diffraction grating P 1 = 3 μm and P 2 = 5 μm, from equation (29), θo = Sin −1 {(0.633 / 3) − (0.633 / 5)} = 4.84} (97) The incident angle error △ θ is obtained from equation (83).

第10図において、マスクおよびウエハ間のギャップG
を静電容量センサー等を用いて±3μm以内に制御すれ
ば(83)式は次式で表わされる。
In FIG. 10, the gap G between the mask and the wafer is shown.
Is controlled within ± 3 μm using a capacitance sensor or the like, the equation (83) is expressed by the following equation.

(Z=6とおく) 1/360>6/0.633{Cos(12.8゜ −△θ)−Cos12.8゜} …(98) ∴△θ=0.076゜ …(99) 第8図に示す入射系において、入射角度θoは(99)
式より 4.834゜≦θo≦4.986゜ …(100) であればよい。
1/360> 6 / 0.633 {Cos (12.8 ゜-△ θ) -Cos12.8 ゜} (98) ∴ △ θ = 0.076 ゜ (99) Incident system shown in FIG. , The incident angle θo is (99)
From the formula, 4.834 ゜ ≦ θo ≦ 4.986 ゜ (100).

この角度設定は比較的容易に設定することができるた
め、実用的な検出が可能である。
Since this angle setting can be set relatively easily, practical detection is possible.

なお、マスクとウエハ間のギャップGによる位相変化
をφGとすると(79)は次式で表わされる。
If the phase change due to the gap G between the mask and the wafer is φG, (79) is expressed by the following equation.

φ=2(δ−δ)−φ+φ−△δ+φG …(101) このφGは本質的には△δに等しく既に説明されてい
る。しかしながら、φGは静電容量センサ等により管理
されている点で△δと異なる。つまり、φGはφおよ
びφと共に定数と見なすことが可能である。マスクか
らのビーム光M(I+、I−)の位相差のφM、ウエハ
からのビート光W(I+、I−)の位相差φWとおく
と、各々次式で表わされる。
φ = 2 (δ 1 −δ 2 ) −φ 1 + φ 2 − △ δ + φG (101) This φG is essentially equal to △ δ and has already been described. However, φG differs from △ δ in that φG is managed by a capacitance sensor or the like. That, [phi] G is can be regarded as a constant with phi 1 and phi 2. When the phase difference φM of the beam light M (I +, I−) from the mask and the phase difference φW of the beat light W (I +, I−) from the wafer are expressed by the following equations, respectively.

φM=2(δ−δ)−φ+φ−△δ …(102) φW=2(δ−δ)−φ+φ−△δ+φG …(103) (102)、(103)よりマスクとウエハ間の相対位置P
(x)は、(48)式より P(x)=φM−φW =2(δ−δ)−2(δ−δ)−φG =4π(1/P1−1/P2)xM−4π (1/P1−1/P2)xW−φG =4π(1/P1−1/P2)(xM−xW) −φG …(104) ただし、xM=マスクの位置変化量、xW=ウエハの位置
変化量。
φM = 2 (δ 1 −δ 2 ) −φ 1 + φ 2 −Δδ (102) φW = 2 (δ 1 −δ 2 ) −φ 1 + φ 2 −Δδ + φG (103) (102), (103) The relative position P between the mask and the wafer
(X) is given by P (x) = φM−φW = 2 (δ 1 −δ 2 ) −2 (δ 1 −δ 2 ) −φG = 4π (1 / P 1 −1 / P 2) ) XM−4π (1 / P 1 −1 / P 2 ) xW−φG = 4π (1 / P 1 −1 / P 2 ) (xM−xW) −φG (104) where xM = mask position change XW = wafer position change.

(104)からマスクとウエハの位相φM、φWを測定
することにより、マスクとウエハの相対位置を測定でき
ることがわかる。また、(104)においてφGはアライ
メント装置の場合、露光により正確に知ることができる
ため、補正は容易に行なわれる。
It can be seen from (104) that the relative position between the mask and the wafer can be measured by measuring the phases φM and φW between the mask and the wafer. Further, in the case of (104), in the case of an alignment apparatus, since φG can be accurately known by exposure, correction is easily performed.

また、上記において(100)を考慮すれば、(102)、
(103)は次式で表わされる。
Also, considering (100) in the above, (102),
(103) is represented by the following equation.

φM=2(δ−δ)−φ+φ …(105) φW=2(δ−δ)−φ+φ+φG …(106) ∴△δ=0 以下の展開は、上記と同様であり、当業者には自明で
あろう。
φM = 2 (δ 1 −δ 2 ) −φ 1 + φ 2 (105) φW = 2 (δ 1 −δ 2 ) −φ 1 + φ 2 + φG (106) 展開 δ = 0 And will be obvious to those skilled in the art.

さらに、第10図(C)において入射光軸とマスク/ウ
エハのZ方向における相対位置が変化した場合を考え
る。入射光軸が完全にθ=θの場合、前項で説明し
た通り問題とはならない。一方、入射光軸がθ=θ
の場合、前項で説明した様に(79)で示される通り、位
相誤差△δが生じる。ここでは、入射光軸とマスク/ウ
エハの相対位置が変化した場合なのでマスクの位相差φ
Mとウエハ位相差φWに対して位相誤差△δが同量追加
される。
Further, consider the case where the relative position in the Z direction between the incident optical axis and the mask / wafer changes in FIG. 10 (C). When the incident optical axis is completely θ 1 = θ 2 , no problem occurs as described in the previous section. On the other hand, the incident optical axis is θ 1 = θ 2
In the case of, a phase error 前 δ occurs as shown in (79) as described in the previous section. Here, since the relative position between the incident optical axis and the mask / wafer changes, the mask phase difference φ
The same amount of phase error △ δ is added to M and wafer phase difference φW.

φM=2(δ−δ)−φ+φ−△δ …(107) φW=2(δ−δ)−φ+φ−△δ …(108) (107)、(108)よりマスクとウエハの相対位置P
(x)を考えた場合△δは消去されてしまうため、検出
誤差とはならない。
φM = 2 (δ 1 −δ 2 ) −φ 1 + φ 2 −Δδ (107) φW = 2 (δ 1 −δ 2 ) −φ 1 + φ 2 −Δδ (108) (107), (108) ) Relative position P between mask and wafer
In the case of (x), △ δ is erased, and thus does not become a detection error.

P(x)=φM−φW =4π(1/P1−1/P2)(XM−XW) …(109) となる。P (x) = φM−φW = 4π (1 / P 1 −1 / P 2 ) (XM−XW) (109)

なお、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明は
これらに制限されるものではない。たとえば、±1次回
折光を用いる場合を例にとって説明したが、高次回折光
を用いてもよい。また、入射光を3光束としそのうちの
1光束を垂直入射、他の2光束を対称な角度から入射さ
せる場合を説明したが、他の配置とすることもできる。
また、3物体以上の相対変位を測定することもできる。
その他種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは
当業者に自明であろう。
In addition, although this invention was demonstrated along Example, this invention is not limited to these. For example, although the case where ± 1st-order diffracted light is used has been described as an example, higher-order diffracted light may be used. Also, a case has been described in which the incident light is made into three light beams, one of which is vertically incident, and the other two light beams are made to enter from a symmetrical angle. However, other arrangements are also possible.
Also, relative displacement of three or more objects can be measured.
It will be apparent to those skilled in the art that various other modifications, improvements, combinations, and the like can be made.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、新たな構成の
回折格子を用いた変位測定方法により安定で高精度の変
位測定が可能となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a stable and highly accurate displacement measurement can be performed by a displacement measurement method using a diffraction grating having a new configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の基本実施例を示すダイアグラム、 第2図は本発明の実施例による変位測定方法を説明する
ための光学系を概略的に示す配置図、 第3図(A)、(B)は第2図の配置で得られる干渉光
を偏光成分に分けて示す成分図、 第4図は2つの並列回折格子からの回折光強度の分布を
示すグラフ、 第5図(A)、(B)、(C)は回折格子の姿勢の変化
による回折光の変化を説明するためのダイアグラム、 第6図は入射光軸の対称性の崩れを説明するためのダイ
アグラム、 第7図(A)、(B)は入射角度変化の影響を3光束に
ついて説明するためのダイアグラム、 第8図は、具体的実施例における入射系を説明するため
のダイアグラム、 第9図は、具体的実施例における検出系を説明するため
のダイアグラム、 第10図(A)、(B)、(C)は本発明の他の実施例に
よるアライメント装置の光学系を説明するためのダイア
グラム、 第11図(A)、(B)は回折格子の作用を説明するため
のダイアグラム、 第12図は従来の技術の第1例を説明するためのダイアグ
ラム、 第13図はビート光を説明するためのダイアグラム、 第14図は従来の技術の第2例を説明するためのダイアグ
ラム、 第15図は、従来の技術の第3例を説明するためのダイア
グラム、 第16図は、第15図の光学系における課題を説明するため
のダイアグラム、 第17図は非対称な回折格子による影響を説明するための
ダイアグラム、 第18図〜第20図は、従来の技術の他の例を説明するため
のダイアグラム、 第21図は第20図の光学系の課題を説明するためのダイア
グラムである。 図において、 1、2、32、34……回折格子 3、4、21、22、23、24……光電検出器 5、6、26、27、28、29……偏光子 11……ビームエキスパンダ 12……空間フィルタ 13……λ/2板 14……レンズ 15……レーザビーム 31……マスク 33……ウエハ P1、P2……回折格子のピッチ I+、I−……干渉光
FIG. 1 is a diagram showing a basic embodiment of the present invention, FIG. 2 is a layout diagram schematically showing an optical system for explaining a displacement measuring method according to an embodiment of the present invention, FIG. B) is a component diagram showing the interference light obtained by the arrangement of FIG. 2 divided into polarization components, FIG. 4 is a graph showing the distribution of the intensity of the diffracted light from the two parallel diffraction gratings, FIG. (B) and (C) are diagrams for explaining a change in diffracted light due to a change in the attitude of the diffraction grating, FIG. 6 is a diagram for explaining the symmetry breakdown of the incident optical axis, and FIG. 7 (A). ) And (B) are diagrams for explaining the effect of the change of the incident angle for the three light beams, FIG. 8 is a diagram for explaining the incident system in the specific embodiment, and FIG. 9 is a diagram in the specific embodiment. Diagram for explaining the detection system, FIG. 10 (A), 11B and 11C are diagrams for explaining an optical system of an alignment apparatus according to another embodiment of the present invention. FIGS. 11A and 11B are diagrams for explaining the operation of a diffraction grating. FIG. 12 is a diagram for explaining a first example of the prior art, FIG. 13 is a diagram for explaining beat light, FIG. 14 is a diagram for explaining a second example of the prior art, FIG. FIG. 16 is a diagram for explaining a third example of the prior art, FIG. 16 is a diagram for explaining a problem in the optical system of FIG. 15, and FIG. 17 is a diagram for explaining an effect of an asymmetric diffraction grating. 18 to 20 are diagrams for explaining another example of the prior art, and FIG. 21 is a diagram for explaining a problem of the optical system shown in FIG. In the figure, 1, 2, 32, 34 ... Diffraction grating 3, 4, 21, 22, 23, 24 ... Photoelectric detector 5, 6, 26, 27, 28, 29 ... Polarizer 11 ... Beam extract Panda 12 Spatial filter 13 λ / 2 plate 14 Laser beam 31 Mask 33 Wafer P 1 , P 2 Pitch of diffraction grating I +, I− Interference light

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】異なるピッチをもつ複数の回折格子を近接
配置した1つの被測定物体を準備する工程と、 周波数がわずかに異なる2波長の光を各々が含む、第
1、第2および第3の入射ビームを、それぞれ第1、第
2および第3の方向から、前記被測定物体上の複数の回
折格子上に入射し、前記第1および第2の入射ビームの
回折光のうち選択された2つの回折光を第4の方向へ進
行させ、前記第1および第3の入射ビームの回折光のう
ち選択された2つの回折光を第4の方向と対称的な第5
の方向へ進行させる工程と、 前記第4の方向に進行する2つの回折光のビート光を形
成し、第1の位相を測定する工程と、 前記第5の方向に進行する2つの回折光のビート光を形
成し、第2の位相を測定する工程と、 前記第1の位相と第2の位相との位相差から前記1つの
被測定物体の変位を測定する工程と を含む変位測定方法。
1. A step of preparing an object to be measured in which a plurality of diffraction gratings having different pitches are arranged close to each other, and first, second and third light sources each including two wavelengths having slightly different frequencies. Are incident on the plurality of diffraction gratings on the object to be measured from the first, second, and third directions, respectively, and are selected from the diffracted light of the first and second incident beams. The two diffracted lights are made to travel in a fourth direction, and two of the diffracted lights of the first and third incident beams are converted into a fifth diffracted light symmetrical to the fourth direction.
A step of forming a beat light of two diffracted lights traveling in the fourth direction and measuring a first phase; and a step of measuring the first phase of the two diffracted lights traveling in the fifth direction. A displacement measuring method, comprising: forming a beat light and measuring a second phase; and measuring a displacement of the one measured object from a phase difference between the first phase and the second phase.
【請求項2】異なるピッチをもつ複数の回折格子を近接
配置した1つの被測定物体を用い、その変位を測定する
ための変位測定装置であって、 周波数がわずかに異なる2波長の光を各々が含む、第
1、第2および第3の入射ビームを、それぞれ第1、第
2および第3の方向から、前記被測定物体上の複数の回
折格子上に入射し、前記第1および第2の入射ビームの
回折光のうち選択された2つの回折光を第4の方向へ進
行させ、前記第1および第3の入射ビームの回折光のう
ち選択された2つの回折光を第4の方向と対称的な第5
の方向へ進行させる入射光学系と、 前記第4の方向に進行する2つの回折光のビート光を形
成し、第1の位相を測定する第1の受光系と、 前記第5の方向に進行する2つの回折光のビート光を形
成し、第2の位相を測定する第2の受光系と、 前記第1の受光系から供給される第1の位相と、前記第
2の受光系から供給される第2の位相との位相差を求
め、該位相差から前記1つの被測定物体の変位を測定す
る変位検出系と を有する変位測定装置。
2. A displacement measuring device for measuring a displacement of one object to be measured in which a plurality of diffraction gratings having different pitches are arranged close to each other, wherein light of two wavelengths having slightly different frequencies are respectively measured. Incident on a plurality of diffraction gratings on the object to be measured from first, second, and third directions, respectively, including the first, second, and third beams. The two diffracted lights selected from the diffracted lights of the incident beams of the first and third incident beams travel in the fourth direction, and the two diffracted lights selected from the diffracted lights of the first and third incident beams are converted into the fourth direction. And symmetrical fifth
An incident optical system that travels in the direction of. A first light receiving system that forms a beat light of two diffracted lights traveling in the fourth direction and measures a first phase, and travels in the fifth direction. A second light receiving system that forms a beat light of two diffracted lights and measures a second phase, a first phase supplied from the first light receiving system, and a second light receiving system supplied from the second light receiving system A displacement detection system for determining a phase difference from the second phase to be measured and measuring a displacement of the one measured object from the phase difference.
【請求項3】各々が、異なるピッチをもつ複数の回折格
子を近接配置した、第1および第2の被測定物体を準備
する工程と、 前記第1および第2の被測定物体を、それぞれの回折格
子が近接配置されるように、近接して配置する工程と、 周波数がわずかに異なる2波長の光を各々が含む、第
1、第2および第3の入射ビームを、それぞれ第1、第
2および第3の方向から、前記第1および第2の被測定
物体上の複数の回折格子上に入射し、各被測定物体上で
前記第1および第2の入射ビームの回折光のうち選択さ
れた2つの回折光を第4の方向へ進行させ、前記第1お
よび第3の入射ビームの回折光のうち選択された2つの
回折光を第4の方向と対称的な第5の方向へ進行させる
工程と、 前記第1の被測定物体上で回折し、前記第4の方向に進
行する2つの回折光のビート光を形成し、第1の位相を
測定する工程と、 前記第1の被測定物体上で回折し、前記第5の方向に進
行する2つの回折光のビート光を形成し、第2の位相を
測定する工程と、 前記第2の被測定物体上で回折し、前記第4の方向に進
行する2つの回折光のビート光を形成し、第3の位相を
測定する工程と、 前記第2の被測定物体上で回折し、前記第5の方向に進
行する2つの回折光のビート光を形成し、第4の位相を
測定する工程と、 前記第1、第2、第3、第4の位相から第1の被測定物
体と第2の被測定物体との相対変位を測定する工程と を含む変位測定方法。
3. A step of preparing first and second objects to be measured, each of which has a plurality of diffraction gratings having different pitches arranged close to each other; Disposing the first, second and third incident beams, each including two wavelengths of light having slightly different frequencies, such that the diffraction gratings are disposed in close proximity to each other; From two and third directions, the light is incident on a plurality of diffraction gratings on the first and second measured objects, and selected from the diffracted light of the first and second incident beams on each measured object. The two diffracted lights thus made travel in the fourth direction, and the two diffracted lights selected from the diffracted lights of the first and third incident beams are shifted in the fifth direction symmetrical to the fourth direction. Advancing, diffracting on the first measured object, the fourth direction Forming a beat light of two traveling diffracted lights and measuring a first phase; a beat light of the two diffracted lights traveling in the fifth direction, diffracted on the first measured object; And measuring a second phase; forming a beat light of two diffracted lights diffracted on the second object to be measured and traveling in the fourth direction; Measuring, diffracting on the second measured object, forming a beat light of two diffracted lights traveling in the fifth direction, and measuring a fourth phase; Measuring a relative displacement between the first measured object and the second measured object from the second, third, and fourth phases.
【請求項4】各々が、異なるピッチをもつ複数の回折格
子を近接配置した第1および第2の被測定物体を互いに
近接して配置し、その相対変位を測定するための変位測
定装置であって、 周波数がわずかに異なる2波長の光を各々が含む、第
1、第2および第3の入射ビームを、それぞれ第1、第
2および第3の方向から、前記第1および第2の被測定
物体上の複数の回折格子上に入射し、各被測定物体上で
前記第1および第2の入射ビームの回折光のうち選択さ
れた2つの回折光を第4の方向へ進行させ、前記第1お
よび第3の入射ビームの回折光のうち選択された2つの
回折光を第4の方向と対称的な第5の方向へ進行させる
入射光学系と、 前記第1の被測定物体上で回折し、前記第4の方向に進
行する2つの回折光のビート光を形成し、第1の位相を
測定する第1の受光系と、 前記第1の被測定物体上で回折し、前記第5の方向に進
行する2つの回折光のビート光を形成し、第2の位相を
測定する第2の受光系と、 前記第2の被測定物体上で回折し、前記第4の方向に進
行する2つの回折光のビート光を形成し、第3の位相を
測定する第3の受光系と、 前記第2の被測定物体上で回折し、前記第5の方向に進
行する2つの回折光のビート光を形成し、第4の位相を
測定する第4の受光系と、 前記第1、第2、第3、第4の受光系から供給される第
1、第2、第3、第4の位相から、前記第1および第2
の被測定物体の相対変位を測定する相対変位検出系と を有する変位測定装置。
4. A displacement measuring apparatus for arranging first and second objects to be measured each having a plurality of diffraction gratings having different pitches arranged close to each other and measuring a relative displacement thereof. The first, second and third incident beams, each containing two wavelengths of light having slightly different frequencies, from the first, second and third directions, respectively, from the first and second beams; Incident on a plurality of diffraction gratings on a measurement object, and advancing two diffraction lights selected from the diffraction lights of the first and second incident beams on each measurement object in a fourth direction; An incident optical system for propagating two selected diffracted lights of the first and third incident beams in a fifth direction symmetrical to a fourth direction, and on the first measured object Diffracts to form a beat light of two diffracted lights traveling in the fourth direction. A first light receiving system for measuring a first phase, and a beat light of two diffracted lights diffracted on the first object to be measured and traveling in the fifth direction, to form a second phase. A second light receiving system for measuring, a third light for diffracting on the second object to be measured, forming beat light of two diffracted lights traveling in the fourth direction, and measuring a third phase A light receiving system, diffracted on the second measured object, forming a beat light of two diffracted lights traveling in the fifth direction, and measuring a fourth phase; From the first, second, third, and fourth phases supplied from the first, second, third, and fourth light receiving systems, the first and second phases are obtained.
And a relative displacement detection system for measuring a relative displacement of the object to be measured.
JP2076161A 1990-03-26 1990-03-26 Displacement measuring method and displacement measuring device using diffraction grating Expired - Fee Related JP2773779B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2076161A JP2773779B2 (en) 1990-03-26 1990-03-26 Displacement measuring method and displacement measuring device using diffraction grating

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2076161A JP2773779B2 (en) 1990-03-26 1990-03-26 Displacement measuring method and displacement measuring device using diffraction grating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0499914A JPH0499914A (en) 1992-03-31
JP2773779B2 true JP2773779B2 (en) 1998-07-09

Family

ID=13597339

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2076161A Expired - Fee Related JP2773779B2 (en) 1990-03-26 1990-03-26 Displacement measuring method and displacement measuring device using diffraction grating

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2773779B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190035612A (en) * 2016-05-03 2019-04-03 아르게스 게엠베하 Optical rotation angle measuring system

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3641316B2 (en) * 1995-05-08 2005-04-20 松下電器産業株式会社 Optical encoder
JP2011518252A (en) * 2008-03-05 2011-06-23 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Coating device with rotating module
CN102316831A (en) 2009-03-06 2012-01-11 大泽蒲公英 Tool for correcting ingrown nail

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6258628A (en) * 1985-09-09 1987-03-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Alignment process and device thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190035612A (en) * 2016-05-03 2019-04-03 아르게스 게엠베하 Optical rotation angle measuring system
KR102377478B1 (en) * 2016-05-03 2022-03-21 아르게스 게엠베하 Optical rotation angle measurement system

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0499914A (en) 1992-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5530256A (en) Double-beam light source apparatus, position detecting apparatus and aligning apparatus
US9746348B2 (en) Double pass interferometric encoder system
US8988690B2 (en) Interferometric encoder systems
US10066974B2 (en) Interferometric encoder systems having at least partially overlapping diffracted beams
JPS62172203A (en) Method for measuring relative displacement
JP6162137B2 (en) Low coherence interferometry using an encoder system
JP2773779B2 (en) Displacement measuring method and displacement measuring device using diffraction grating
JPH0749926B2 (en) Alignment method and alignment device
JPH04361103A (en) Method and apparatus for detecting relative position
JP3270206B2 (en) Position shift and gap detection method
JP2931082B2 (en) Method and apparatus for measuring small displacement
JPH05126603A (en) Grating interference measuring device
JP2677662B2 (en) Relative alignment method and device
JP2928834B2 (en) Position detecting method and position detecting device using diffraction grating
JPH0682215A (en) Position detector
JP2775000B2 (en) Moving amount measuring method and moving amount measuring device
JPH02170005A (en) Aligning device
JPH04188608A (en) Alignment device using diffraction grating
JPH04127415A (en) Alignment apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees